JP2016030030A - Biological information detection mat - Google Patents

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JP2016030030A JP2014153179A JP2014153179A JP2016030030A JP 2016030030 A JP2016030030 A JP 2016030030A JP 2014153179 A JP2014153179 A JP 2014153179A JP 2014153179 A JP2014153179 A JP 2014153179A JP 2016030030 A JP2016030030 A JP 2016030030A
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山崎 幸生
Yukio Yamazaki
幸生 山崎
裕也 渡邊
Yuya Watanabe
裕也 渡邊
星司 高見
Seiji Takami
星司 高見
智裕 小柳
Tomohiro Koyanagi
智裕 小柳
通寛 小倉
Michihiro Ogura
通寛 小倉
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a biological information detection mat capable of detecting a body motion vibration with high sensitivity.SOLUTION: A biological information detection mat 1 includes: a first substrate 2; a piezoelectric element 3 arranged integrally with the first substrate 2 and detecting vibration of the first substrate 2; and a spacer 4 arranged integrally with the first substrate 2 and forming two ares having different elastic coefficients from each other in contact with each other on a lower side of the first substrate 2. The spacer 4 constitutes one of the two areas having different elastic coefficients from each other. The piezoelectric element 3 is arranged across the two areas formed on the lower side of the first substrate 2 and having different elastic coefficients or arranged from the neighborhood of a boundary of the two areas in the other, which is different from the one of the two areas, to an opposite side of the boundary.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

この発明は、生体情報を検知するための平面状の生体情報検知マットに関する。   The present invention relates to a planar biological information detection mat for detecting biological information.

高齢者や病人における就寝中の突発性重大事故を未然に防ぐと共に、快適な治癒環境の創造および今後の高齢化社会での看護の効率化を図るために、心拍・呼吸・体動を検知することは極めて有用である。   Heart rate, respiration, and body movements are detected to prevent sudden accidents while sleeping in the elderly and sick, and to create a comfortable healing environment and improve the efficiency of nursing in an aging society in the future. It is extremely useful.

従来、心拍は、体に複数の電極を設置して計測し、呼吸は、鼻の穴にチューブを入れて計測するのが一般的である。しかしながら、その場合には、モニターが高価で設置場所をとるので、計測は重症患者のみに限定される。そのため、一般患者や在宅高齢者は、心疾患や脳梗塞等による急変を看護婦または看護人に知らせることができず、死亡する可能性がある。   Conventionally, heartbeats are generally measured by placing a plurality of electrodes on the body, and breathing is generally measured by placing a tube in the nostril. However, in that case, since the monitor is expensive and takes an installation place, the measurement is limited to only a severely ill patient. For this reason, general patients and elderly people at home cannot inform nurses or nurses of sudden changes due to heart disease or cerebral infarction, and may die.

これに対し、近年、ベッドまたは布団に装着し、高齢者が衣類を身に付けたまま寝るだけで、体動・心拍・呼吸数の計測を行うことができる生体情報検知マットが提案されている。何れの計測の場合にも、振動を検知し、所定の周波数フィルターを介することによって心拍・呼吸信号を取り出す。または、振幅が一定閾値強度を超えると体動であると判断することが可能である。   On the other hand, in recent years, a biological information detection mat has been proposed that can be measured on body movement, heart rate, and respiration rate by simply putting it on a bed or a futon and sleeping by an elderly person wearing clothes. . In any measurement, a vibration is detected and a heartbeat / respiration signal is taken out through a predetermined frequency filter. Alternatively, when the amplitude exceeds a certain threshold intensity, it can be determined that the body movement.

上記生体情報検知マット用の振動検知手段として、マット内圧を検知する圧力センシングによる方法(特開2000‐107154号公報:特許文献1)、静電容量変化を用いる方法(特開平10‐14889号公報:特許文献2)等、様々な方法が提案されている。なかでも、圧電素子を検知手段に用いた場合には高感度で信号検出が可能であり、取り分け圧電ケーブルを用いた場合には、比較的安価で且つ必要箇所のみに配置することができ、効率良く振動を検知することが可能である(特開2005‐160650号公報:特許文献3)。   As the vibration detection means for the biological information detection mat, a pressure sensing method for detecting the internal pressure of the mat (Japanese Patent Laid-Open No. 2000-107154: Patent Document 1) and a method using a change in capacitance (Japanese Patent Laid-Open No. 10-14889) : Patent Document 2) and the like have been proposed. In particular, when a piezoelectric element is used as a detection means, it is possible to detect a signal with high sensitivity. In particular, when a piezoelectric cable is used, it is relatively inexpensive and can be arranged only at a necessary location, so that the efficiency is high. It is possible to detect vibrations well (Japanese Patent Laid-Open No. 2005-160650: Patent Document 3).

上記特許文献3に開示された無呼吸症候群判定装置においては、複数のピエゾケーブル(圧電ケーブル)を等間隔に並べてケーブルベースシート内に配設したもの(生体情報検知マット)を被験者の身体の下に敷き、被験者の心拍動作の圧力変動を含む圧力信号を検出するようにしている。   In the apnea syndrome determination device disclosed in Patent Document 3, a plurality of piezo cables (piezoelectric cables) arranged at equal intervals in a cable base sheet (biological information detection mat) is placed under the subject's body. The pressure signal including the pressure fluctuation of the heartbeat motion of the subject is detected.

このように、上記圧電ケーブルを用いた生体情報検知マットを用いる際には、ユーザーの使用状況によっては、厚いマットレス上にシーツを敷き、その上に仰臥して睡眠を採る場合がある。特に、一般宿泊施設や病院・介護施設等では、このような事例が見られる。このようなケースにおいては、上記生体情報検知マットを厚いマットレスの下に配置することになる。その場合には、心拍や呼吸のように微弱な振動は、情報検知マットに到達する前に厚い(最大30cm程度)マットレス内で減衰されてしまうため、心拍や呼吸のような生体信号を検出することが困難になるという問題がある。   As described above, when the biological information detection mat using the piezoelectric cable is used, depending on the use situation of the user, a sheet may be laid on a thick mattress, and the user may sleep on his / her back. In particular, such cases can be seen in general accommodation facilities, hospitals, and nursing care facilities. In such a case, the biological information detection mat is arranged under a thick mattress. In this case, weak vibrations such as heartbeats and breathing are attenuated in the thick (about 30 cm maximum) mattress before reaching the information detection mat, and thus a biological signal such as heartbeats and breathing is detected. There is a problem that it becomes difficult.

また、上記圧電ケーブルを用いた生体情報検知マットは、上記圧電ケーブルが固定された基板に振動が伝わり、この基板の振動を検知するタイプである。そのために、上記生体情報検知マットが、固い面(例えば、ベッドの底板,フローリング床または畳等)の上に配置された場合には、上記基板の振幅が小さくなり、検出感度、即ちS/N比が悪化するという問題がある。   The biological information detection mat using the piezoelectric cable is a type in which vibration is transmitted to a substrate to which the piezoelectric cable is fixed, and the vibration of the substrate is detected. Therefore, when the biological information detection mat is disposed on a hard surface (for example, a bottom plate of a bed, a flooring floor or a tatami mat), the amplitude of the substrate is reduced, and detection sensitivity, that is, S / N. There is a problem that the ratio deteriorates.

特開2000‐107154号公報JP 2000-107154 A 特開平10‐14889号公報Japanese Patent Laid-Open No. 10-14889 特開2005‐160650号公報JP 2005-160650 A

そこで、この発明の課題は、厚いマットレス下や硬い面上に配置されても体動振動を高感度で検出できる生体情報検知マットを提供することにある。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a biological information detection mat that can detect body motion vibration with high sensitivity even when placed under a thick mattress or on a hard surface.

上記課題を解決するため、この発明の生体情報検知マットは、
第1の基板と、
上記第1の基板に一体的に設けられると共に、上記第1の基板の振動を検知する圧電素子と、
上記第1の基板に一体的に設けられると共に、上記圧電素子または上記第1の基板の下側に、互いに弾性係数が異なる二つの領域を互いに隣接させて形成するためのスペーサと
を備え、
上記スペーサは、上記互いに弾性係数が異なる二つの領域の一方を構成しており、
上記圧電素子は、上記互いに弾性係数が異なる二つの領域に亘って、または、上記二つの領域の上記一方とは異なる他方における上記二つの領域の境界の近傍から上記境界の反対側に亘って配置されている
ことを特徴としている。
In order to solve the above problems, the biological information detection mat of the present invention is
A first substrate;
A piezoelectric element that is provided integrally with the first substrate and detects vibration of the first substrate;
A spacer that is integrally provided on the first substrate, and that is provided on the lower side of the piezoelectric element or the first substrate to form two regions having mutually different elastic coefficients adjacent to each other;
The spacer constitutes one of the two regions having different elastic coefficients from each other,
The piezoelectric element is arranged over the two regions having different elastic coefficients from each other, or from the vicinity of the boundary between the two regions in the other of the two regions different from the one to the opposite side of the boundary. It is characterized by being.

また、一実施の形態の生体情報検知マットでは、
上記二つの領域の境界の近傍とは、上記二つの領域のうちの上記一方において、上記二つの領域の境界からの距離x(mm)が下記の式で表わされる領域である。

Figure 2016030030
但し
W:上記第1の基板における上記境界に平行な方向への幅(mm)
h:上記第1の基板の厚さ(mm)
L:上記境界から上記境界に対向する端部までの距離(mm)
f:上記第1の基板の曲げ弾性率(MPa) Moreover, in the biological information detection mat of one embodiment,
The vicinity of the boundary between the two regions is a region in which the distance x (mm) from the boundary between the two regions is represented by the following formula in the one of the two regions.
Figure 2016030030
W: width in the direction parallel to the boundary in the first substrate (mm)
h: thickness of the first substrate (mm)
L: Distance from the boundary to the end facing the boundary (mm)
E f : bending elastic modulus (MPa) of the first substrate

また、一実施の形態の生体情報検知マットでは、
上記第1の基板および上記圧電素子の下方に配置された第2の基板を備え、
上記第1の基板と上記第2の基板との間に、上記互いに弾性係数が異なる二つの領域が形成されている。
Moreover, in the biological information detection mat of one embodiment,
A second substrate disposed below the first substrate and the piezoelectric element;
Two regions having different elastic coefficients are formed between the first substrate and the second substrate.

また、一実施の形態の生体情報検知マットでは、
上記第1の基板は、上記二つの領域の境界に沿って複数の部分基板に分割されており、
上記第1の基板の分割位置は、上記二つの領域の境界上、または、上記二つの領域の境界よりも上記二つの領域の上記他方側の位置上である。
Moreover, in the biological information detection mat of one embodiment,
The first substrate is divided into a plurality of partial substrates along a boundary between the two regions,
The dividing position of the first substrate is on the boundary between the two regions or on the other side of the two regions with respect to the boundary between the two regions.

また、一実施の形態の生体情報検知マットでは、
上記互いに弾性係数が異なる二つの領域のうち上記他方は、弾性体で構成されている。
Moreover, in the biological information detection mat of one embodiment,
The other of the two regions having different elastic coefficients is composed of an elastic body.

また、他の実施の形態の体動センサーは、
人体の動きを検知して体動信号を出力する圧電素子と、
上記圧電素子に熱的に接続されて、上記圧電素子の温度を測温して温度信号を出力する測温部と、
上記圧電素子からの体動信号の強度が、予め設定された閾値を超えたか否かを判定して体動の有無を判定する体動判定部と、
上記測温部からの温度信号に基づいて、測定温度の時間微分値を算出し、算出された上記測定温度の時間微分値に定数を乗じた値を、上記圧電素子からの体動信号または上記体動判定部における上記閾値に加算または減算することによって、上記体動信号に対する温度の影響を補正する温度補正部と
を備えたことを特徴としている。
Moreover, the body motion sensor of other embodiment is
A piezoelectric element that detects the movement of the human body and outputs a body movement signal;
A temperature measuring unit that is thermally connected to the piezoelectric element, measures the temperature of the piezoelectric element, and outputs a temperature signal;
A body motion determination unit that determines whether or not the intensity of the body motion signal from the piezoelectric element exceeds a preset threshold value and determines the presence or absence of body motion;
Based on the temperature signal from the temperature measuring unit, a time differential value of the measured temperature is calculated, and a value obtained by multiplying the calculated time differential value of the measured temperature by a constant is the body motion signal from the piezoelectric element or the above And a temperature correction unit that corrects the influence of the temperature on the body movement signal by adding or subtracting to the threshold value in the body movement determination unit.

また、一実施の形態の体動センサーでは、
上記圧電素子は、圧電フィルムまたは圧電ケーブルである。
In the body motion sensor of one embodiment,
The piezoelectric element is a piezoelectric film or a piezoelectric cable.

また、一実施の形態の体動センサーでは、
上記測温部は、熱電対,サーミスタおよびサーモパイルのうちの何れか一つである。
In the body motion sensor of one embodiment,
The temperature measuring unit is any one of a thermocouple, a thermistor, and a thermopile.

また、一実施の形態の体動センサーでは、
上記圧電素子および上記測温部を加熱する加熱部を備え、
上記温度補正部は、上記加熱部によって加熱された上記測温部からの温度信号と上記圧電素子からの体動信号とに基づいて、上記測定温度の時間微分値と上記体動信号の電圧値との線形近似を行って近似直線の傾きを求めることにより、上記定数を求めるようになっている。
In the body motion sensor of one embodiment,
A heating unit for heating the piezoelectric element and the temperature measuring unit;
The temperature correction unit includes a time differential value of the measured temperature and a voltage value of the body motion signal based on a temperature signal from the temperature measurement unit heated by the heating unit and a body motion signal from the piezoelectric element. The above constant is obtained by performing a linear approximation to obtain the slope of the approximate straight line.

また、他の実施の形態の睡眠センシングシステムは、
上記体動センサーを備え、
さらに、
上記体動センサーにおける上記体動判定部によって判定された体動の有無の回数に基づいて、睡眠段階を算出する睡眠段階算出部と、
上記体動センサーからの上記体動信号に基づいて、心拍を検出する心拍検出部と、
上記体動センサーからの上記体動信号に基づいて、呼吸を検出する呼吸検出部と、
上記体動センサーからの上記体動信号に基づいて、いびきを検出するいびき検出部と
のうちの少なくとも一つを備えた
ことを特徴としている。
Moreover, the sleep sensing system of other embodiment is
With the body motion sensor
further,
A sleep stage calculation unit that calculates a sleep stage based on the number of body movements determined by the body movement determination unit in the body movement sensor;
Based on the body motion signal from the body motion sensor,
Based on the body motion signal from the body motion sensor, a respiration detection unit that detects respiration,
At least one of a snoring detection unit for detecting snoring based on the body motion signal from the body motion sensor is provided.

以上より明らかなように、この発明の生体情報検知マットは、上記スペーサーにより、上記互いに弾性係数が異なる二つの領域の一方が構成されている。そして、上記二つの領域に亘って、または、上記二つの領域の他方における上記二つの領域の境界の近傍から上記境界の反対側に亘って、上記圧電素子が配置されている。   As is clear from the above, in the biological information detection mat of the present invention, one of the two regions having different elastic coefficients is constituted by the spacer. And the said piezoelectric element is arrange | positioned ranging from the vicinity of the boundary of the said 2 area | region in the other of the said 2 area | region to the other side of the said boundary over the said 2 area | region.

したがって、体動が本生体情報検知マットに伝わると、上記互いに弾性係数が異なる二つの領域のうちの上記他方の上側に位置する上記第1の基板が厚み方向に変位して振動する。その場合に、上記二つの領域の上記他方上に位置する上記圧電素子には主として引っ張り力が作用し、上記圧電素子の両電極間に電圧信号が発生する。さらに、上記二つの領域のうち上記弾性係数が大きい方の上記他方の存在によって上記圧電素子の振幅が増加するため、上記電圧信号のS/N比が向上する。   Therefore, when the body motion is transmitted to the living body information detection mat, the first substrate located on the other upper side of the two regions having different elastic coefficients is displaced in the thickness direction and vibrates. In that case, a tensile force acts mainly on the piezoelectric element located on the other of the two regions, and a voltage signal is generated between both electrodes of the piezoelectric element. Further, the amplitude of the piezoelectric element increases due to the presence of the other of the two regions having the larger elastic coefficient, so that the S / N ratio of the voltage signal is improved.

一方、上記スペーサーが構成している上記二つの領域の上記一方上に位置する上記圧電素子は比較的振動しにくい。そのため、上記二つの領域のうちの上記一方と上記他方との境界で上記圧電素子に折れが生じて曲げ力が作用し、上記圧電素子の両電極間には、さらに大きな信号強度が発生する。したがって、更なるS/N比の向上を図ることができる。   On the other hand, the piezoelectric element located on the one of the two regions formed by the spacer is relatively difficult to vibrate. Therefore, the piezoelectric element is bent at the boundary between the one of the two regions and the other, and a bending force acts, and a larger signal strength is generated between both electrodes of the piezoelectric element. Therefore, it is possible to further improve the S / N ratio.

すなわち、この発明によれば、体動振動検出時における感度向上を図ることができるのである。   That is, according to the present invention, it is possible to improve sensitivity when detecting body motion vibration.

この発明の生体情報検知マットにおける模式図である。It is a schematic diagram in the biological information detection mat of this invention. 図1とは異なる生体情報検知マットの模式図である。It is a schematic diagram of the biometric information detection mat different from FIG. 図2の側面図である。FIG. 3 is a side view of FIG. 2. 式(3)中のα,β,γを決定するための実験方法の説明図である。It is explanatory drawing of the experimental method for determining (alpha), (beta), (gamma) in Formula (3). 図1および図2とは異なる生体情報検知マットの模式図である。It is a schematic diagram of the biometric information detection mat different from FIG. 1 and FIG. 図1,図2および図5とは異なる生体情報検知マットの模式図である。FIG. 6 is a schematic diagram of a biological information detection mat different from those in FIGS. 1, 2, and 5. 図1,図2,図5および図6とは異なる生体情報検知マットの模式図である。FIG. 7 is a schematic view of a biological information detection mat different from those in FIGS. 1, 2, 5, and 6. 図1,図2,図5〜図7とは異なる生体情報検知マットの模式図である。FIG. 8 is a schematic diagram of a biological information detection mat different from those in FIGS. 1, 2, and 5 to 7. 図1,図2,図5〜図8とは異なる生体情報検知マットの模式図である。It is a schematic diagram of the biological information detection mat different from FIG.1, FIG.2, FIG.5-8. 図1,図2,図5〜図9とは異なる生体情報検知マットの模式図である。FIG. 10 is a schematic view of a biological information detection mat different from those in FIGS. 1, 2, and 5 to 9. 図10に示す生体情報検知マットを用いた睡眠センシングシステムのブロック図である。It is a block diagram of the sleep sensing system using the biometric information detection mat shown in FIG. 図11に示すブロック図における補正値算出方法の説明図である。It is explanatory drawing of the correction value calculation method in the block diagram shown in FIG. 図10に示す生体情報検知マットの温度補正の効果の説明図である。It is explanatory drawing of the effect of the temperature correction of the biometric information detection mat shown in FIG. 図11とは異なる睡眠センシングシステムのブロック図である。It is a block diagram of the sleep sensing system different from FIG. 図14における体動頻度算出部の動作説明図である。It is operation | movement explanatory drawing of the body motion frequency calculation part in FIG. 図1,図2,図5〜図10とは異なる生体情報検知マットにおける模式図である。It is a schematic diagram in the biological information detection mat different from FIG.1, FIG.2, FIG.5-10. 図1,図2,図5〜図10,図16とは異なる生体情報検知マットにおける模式図である。FIG. 17 is a schematic diagram of a biological information detection mat different from those in FIGS. 1, 2, 5 to 10, and 16. 図1,図2,図5〜図10,図16,図17とは異なる生体情報検知マットにおける模式図である。FIG. 18 is a schematic diagram of a biological information detection mat different from those shown in FIGS. 圧電素子の発生信号に対する温度変化の影響の説明図である。It is explanatory drawing of the influence of the temperature change with respect to the generation signal of a piezoelectric element. 図1,図2,図5〜図10,図16〜図18とは異なる生体情報検知マットにおける平面模式図である。FIG. 19 is a schematic plan view of a biological information detection mat different from FIGS. 1, 2, 5 to 10, and 16 to 18. 図20において圧電ケーブルを貼り付ける前の状態を示す図である。It is a figure which shows the state before affixing a piezoelectric cable in FIG. 反りのある圧電ケーブルの貼り付ける向きおよび変形の向きに関する発生信号の相違を示す図である。It is a figure which shows the difference in the generation | occurrence | production signal regarding the sticking direction of the piezoelectric cable with a curvature, and the direction of deformation | transformation. 生体情報検知マットを変形させる装置の外観図である。It is an external view of the apparatus which deform | transforms a biometric information detection mat. 図22に示す実験データの説明図である。It is explanatory drawing of the experimental data shown in FIG. 圧電ケーブルの反りを除去する効果を示す図である。It is a figure which shows the effect which removes the curvature of a piezoelectric cable. 圧電ケーブルにおける曲率の求め方の説明図である。It is explanatory drawing of the calculation method of the curvature in a piezoelectric cable. 圧電ケーブルにおける曲率とピーク信号強度との相関を示す図である。It is a figure which shows the correlation with the curvature and peak signal strength in a piezoelectric cable. 圧電ケーブル反り除去装置の概略図である。It is the schematic of a piezoelectric cable curvature removal apparatus. 反りを除去した圧電ケーブルの断面模式図である。It is a cross-sectional schematic diagram of the piezoelectric cable which removed the curvature.

以下、この発明を図示の実施の形態により詳細に説明する。   Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the illustrated embodiments.

・第1実施の形態
図1は、本実施の形態の生体情報検知マットにおける模式図である。但し、図1(a)は断面図であり、図1(b)は底面図である。尚、図1(a)は、図1(b)のA‐A’矢視断面図である。
-1st Embodiment FIG. 1: is a schematic diagram in the biometric information detection mat of this Embodiment. 1A is a cross-sectional view, and FIG. 1B is a bottom view. FIG. 1 (a) is a cross-sectional view taken along the line AA 'in FIG. 1 (b).

ここで、この明細書において、「厚さ方向」とは、本生体情報検知マットがベッド内に設置された際に、設置された面に対し垂直な方向のことを指すものとする。   Here, in this specification, the “thickness direction” refers to a direction perpendicular to the installed surface when the biological information detection mat is installed in the bed.

本生体情報検知マット1は、上記第1の基板としての基板2と圧電ケーブル3とスペーサー4を備えている。圧電ケーブル3は、基板2に両面テープで概略全長に亘って接続されて一体に形成されている。また、スペーサー4は、図1(b)に示すように、圧電ケーブル3が貫く領域を除く概略全幅に亘って、基板2に接着剤で接続されて一体に構成されている。   The biometric information detection mat 1 includes a substrate 2 as a first substrate, a piezoelectric cable 3 and a spacer 4. The piezoelectric cable 3 is connected to the substrate 2 with a double-sided tape over substantially the entire length and is integrally formed. Further, as shown in FIG. 1B, the spacer 4 is integrally formed by being connected to the substrate 2 with an adhesive over substantially the entire width excluding the region through which the piezoelectric cable 3 penetrates.

上記圧電ケーブル3は、例えば(英)Ormal Electronics社製の「Vibetek10」を用いた。基板2は、ABS(アクリロニトリル、ブタジエン、スチレン)樹脂製であり、大きさは30cm×30cm角であり、厚さは1mm〜10mmのものを用いた。スペーサー4としては、例えばアルミニウムを用い、厚さは例えば10mm、厚さに垂直方向のサイズ(幅)は例えば10mmのものを用いた。   As the piezoelectric cable 3, for example, “Vibetek10” manufactured by Ormal Electronics was used. The substrate 2 is made of ABS (acrylonitrile, butadiene, styrene) resin, has a size of 30 cm × 30 cm square, and has a thickness of 1 mm to 10 mm. As the spacer 4, for example, aluminum is used, the thickness is, for example, 10 mm, and the size (width) in the direction perpendicular to the thickness is, for example, 10 mm.

尚、煩雑を避けるために図示してはいないが、上記圧電ケーブル3からは正負両極のリード線が引き出されており、増幅器に接続されている。そして、上記増幅器によって増幅された電圧信号を、A‐D変換器やフィルタリング回路を経てデジタル信号に変換し、体動信号や呼吸信号や心拍信号等の生体情報を取得して、ユーザーにフィードバックするシステムを構築することが可能になっている。   Although not shown in order to avoid complications, positive and negative lead wires are drawn out from the piezoelectric cable 3 and connected to an amplifier. The voltage signal amplified by the amplifier is converted into a digital signal through an AD converter and a filtering circuit, and biological information such as a body motion signal, a respiratory signal, and a heartbeat signal is acquired and fed back to the user. It is possible to build a system.

本生体情報検知マット1は、ユーザーの敷布団側に挿入される。その場合、ユーザーに直接触れるように設置すると、ユーザーが異物感を感じて睡眠が阻害される場合が生ずるので、通常は布団等を介して設置される。厚さが3cm〜10cmの敷布団を介して設置されることが望ましい。ところが、ユーザーによっては、敷布団が無く、マットレス上にシーツを敷いてその上に寝る場合があり、その場合にはマットレスの下に生体情報検知マット1を敷いて使用する。また、生体情報検知マット1が敷かれる面は、上記マットレス等の弾力性がある面が望ましいが、弾力性の無いベッドの底板やフローリングや畳等の上に配置してもよい。   The biometric information detection mat 1 is inserted on the user's mattress side. In such a case, if the user touches the user directly, the user may feel a foreign object and sleep may be disturbed. It is desirable to be installed through a mattress having a thickness of 3 cm to 10 cm. However, depending on the user, there is no mattress, and there is a case where a sheet is laid on the mattress and the user sleeps on the mattress. Further, the surface on which the biological information detection mat 1 is laid is desirably a resilient surface such as the mattress, but may be disposed on a bed base plate, flooring, tatami or the like that does not have elasticity.

上記生体情報検知マット1は、呼吸や心拍を検出する目的で使用する場合には、横隔膜や心臓がその主な振動源となる。そこで、これら横隔膜や心臓の直下に生体情報検知マット1の中心付近が位置するように生体情報検知マット1を配置する。   When the biological information detection mat 1 is used for the purpose of detecting respiration and heartbeat, the diaphragm and the heart are the main vibration sources. Therefore, the biological information detection mat 1 is arranged so that the vicinity of the center of the biological information detection mat 1 is located immediately below the diaphragm and the heart.

本実施の形態においては、空隙が存在する領域5はスペーサー4の存在しない領域が該当しており、空隙が存在しない領域6はスペーサー4の存在する領域が該当している。また、圧電ケーブル3は、空隙が存在する領域5と空隙が存在しない領域6との両方に亘って配置されている。   In the present embodiment, the region 5 where the void is present corresponds to the region where the spacer 4 is not present, and the region 6 where the void is not present corresponds to the region where the spacer 4 is present. Moreover, the piezoelectric cable 3 is arrange | positioned over both the area | region 5 where a space | gap exists, and the area | region 6 where a space | gap does not exist.

すなわち、本実施の形態においては、上記「互いに弾性係数が異なる二つの領域のうちの一方」を、上記「空隙が存在しない領域6」で構成する。一方、「上記二つの領域のうちの他方」を、上記「空隙が存在する領域5」で構成するのである。   That is, in the present embodiment, the “one of the two regions having different elastic coefficients” is configured as the “region 6 in which no gap exists”. On the other hand, “the other of the two regions” is constituted by the “region 5 in which a gap exists”.

以下、本実施の形態による効果について述べる。体動が生体情報検知マット1に伝わると、空隙が存在する領域5の基板2が上記厚み方向に変位して振動する。その際に、空隙が存在する領域5にある圧電ケーブル3には主として引っ張り力が与えられ、この引っ張り力に起因する剪断応力による圧電効果によって圧電ケーブル3の両電極間に電圧信号が発生する。そして、空隙が存在する領域5の存在により、上記厚み方向に同じ圧力が加わった際の圧電ケーブル3の振幅が増加するため、S/N比向上に寄与して感度向上を図ることができる。また、空隙が存在しない領域6にある圧電ケーブル3は比較的振動しにくいため、空隙が存在する領域5と空隙が存在しない領域6との境界で圧電ケーブル3に折れが生ずる。そのため、曲げ力に起因する垂直応力による圧電効果によりさらに大きな信号強度が得られ、更なるS/N比向上に寄与して更なる感度向上を図ることができる。   Hereinafter, effects of the present embodiment will be described. When the body movement is transmitted to the biological information detection mat 1, the substrate 2 in the region 5 where the air gap exists is displaced in the thickness direction and vibrates. At that time, a tensile force is mainly applied to the piezoelectric cable 3 in the region 5 where the air gap exists, and a voltage signal is generated between both electrodes of the piezoelectric cable 3 due to a piezoelectric effect due to a shear stress caused by the tensile force. Since the amplitude of the piezoelectric cable 3 when the same pressure is applied in the thickness direction is increased due to the presence of the region 5 where the gap exists, the sensitivity can be improved by contributing to the improvement of the S / N ratio. Further, since the piezoelectric cable 3 in the region 6 where no air gap exists is relatively difficult to vibrate, the piezoelectric cable 3 is bent at the boundary between the region 5 where the air gap exists and the region 6 where no air gap exists. Therefore, a larger signal strength can be obtained by the piezoelectric effect due to the vertical stress caused by the bending force, and it is possible to further improve the sensitivity by contributing to further improvement of the S / N ratio.

一般に、上記圧電ケーブル3に対する上記垂直応力による圧電効果は、上記剪断応力による圧電効果に比べて大きい。ところが、従来の圧電ケーブルを利用した生体情報検知マットにおいては、主として引っ張り力に起因する後者の効果を使用しており、非効率である。これに対し、本実施の形態においては、前者を積極的に利用しており、上記厚み方向への振動を効果的に検知できるという顕著な効果を奏するものである。   In general, the piezoelectric effect due to the vertical stress on the piezoelectric cable 3 is larger than the piezoelectric effect due to the shear stress. However, the biometric information detection mat using the conventional piezoelectric cable uses the latter effect mainly due to the pulling force and is inefficient. On the other hand, in the present embodiment, the former is actively used, and a remarkable effect that the vibration in the thickness direction can be effectively detected is achieved.

本実施の形態においては、空隙が存在する領域5と空隙が存在しない領域6との両方に亘って圧電ケーブル3が配置されていればこの発明の効果が発生し、サイズや材料は記載内容に限定されるものではない。また、圧電ケーブル3は、図1に示すように、基板2のスペーサー4の延在方向における概略中央に配置されているが、これに限定されるものではない。例えば、基板2の周囲近傍に配置してもよい。また、図1では空隙が存在しない領域6中に圧電ケーブル3が1本配置されているが、複数本配置されていてもよい。   In the present embodiment, if the piezoelectric cable 3 is arranged over both the region 5 where the air gap exists and the region 6 where the air gap does not exist, the effect of the present invention is generated, and the size and material are described in the description. It is not limited. Moreover, although the piezoelectric cable 3 is arrange | positioned in the approximate center in the extension direction of the spacer 4 of the board | substrate 2 as shown in FIG. 1, it is not limited to this. For example, it may be arranged near the periphery of the substrate 2. In FIG. 1, one piezoelectric cable 3 is arranged in the region 6 where no gap exists, but a plurality of piezoelectric cables 3 may be arranged.

さらに、上記圧電ケーブル3は直線状に配置されているが、これに限定されるものではなく、曲線状に配置されていてもよい。   Furthermore, although the piezoelectric cable 3 is arranged in a straight line, the present invention is not limited to this and may be arranged in a curved line.

また、上記圧電ケーブル3は、基板2における二つ主面のうちの生体が存在する側とは反対側に配置されているが、基板2の振動を検知するように基板2と一体に形成されていれば良い。すなわち、圧電ケーブル3は、生体が存在する側に配置されていても良く、または、基板2内に埋め込まれて配置されていても良い。   The piezoelectric cable 3 is disposed on the opposite side of the two principal surfaces of the substrate 2 to the side where the living body exists, but is formed integrally with the substrate 2 so as to detect vibration of the substrate 2. It should be. That is, the piezoelectric cable 3 may be arranged on the side where the living body exists, or may be arranged embedded in the substrate 2.

・第2実施の形態
図2は、本実施の形態の生体情報検知マットにおける模式図である。但し、図2(a)は断面図であり、図2(b)は底面図である。尚、図2(a)は、図2(b)のB‐B’矢視断面図である。また、図3は、図2(b)の側面図である。
Second Embodiment FIG. 2 is a schematic diagram of a biological information detection mat according to the present embodiment. However, FIG. 2A is a cross-sectional view and FIG. 2B is a bottom view. FIG. 2A is a cross-sectional view taken along the line BB ′ in FIG. FIG. 3 is a side view of FIG.

本生体情報検知マット11は、上記第1の基板としての基板12と圧電ケーブル13とスペーサー14を備えている。圧電ケーブル13は、基板12に両面テープで概略全長に亘って接続されて一体に形成されている。また、スペーサー14は、基板12に接着剤で接続されて一体に構成されている。尚、サイズや材料や使用方法については、上記第1実施の形態と同様であるので、説明は省略する。   The biometric information detection mat 11 includes a substrate 12 as a first substrate, a piezoelectric cable 13 and a spacer 14. The piezoelectric cable 13 is connected to the substrate 12 with a double-sided tape over substantially the entire length and is integrally formed. The spacer 14 is integrally formed by being connected to the substrate 12 with an adhesive. The size, material, and usage method are the same as those in the first embodiment, and a description thereof will be omitted.

本実施の形態においては、空隙が存在する領域15にはスペーサー14が存在しない領域が該当する一方、空隙が存在しない領域16にはスペーサー14が存在する領域が該当している点については、上記第1実施の形態と同様である。圧電ケーブル13は、空隙が存在する領域15に配置されている。その場合に、圧電ケーブル13は、空隙が存在する領域15におけるスペーサー14からの距離がx0以内の領域である「空隙が存在しない領域16近傍」にも配置されている。 In the present embodiment, the region 15 where the void 14 exists corresponds to the region where the spacer 14 does not exist, while the region 16 where the void 14 does not exist corresponds to the region where the spacer 14 exists. This is the same as in the first embodiment. The piezoelectric cable 13 is disposed in a region 15 where a gap exists. In this case, the piezoelectric cable 13 is also disposed in “the vicinity of the region 16 where no air gap exists”, which is a region where the distance from the spacer 14 in the region 15 where the air gap exists is within x 0 .

次に、本実施の形態における作用について述べる。上記空隙が存在しない領域16近傍においては、基板12が比較的振動しにくいため、空隙が存在しない領域16近傍では圧電ケーブル13に大きな折れが生じ、第1実施の形態の場合と同様に、曲げ力に起因する垂直応力による圧電効果により大きな信号強度が得られ、更なるS/N比向上に寄与し、更なる感度向上を図ることができるという効果が得られる。   Next, the operation in this embodiment will be described. In the vicinity of the region 16 where no gap is present, the substrate 12 is relatively less likely to vibrate. Therefore, the piezoelectric cable 13 is largely bent in the vicinity of the region 16 where no gap is present, and the bending is performed in the same manner as in the first embodiment. A large signal intensity can be obtained by the piezoelectric effect due to the vertical stress caused by the force, which contributes to further improvement of the S / N ratio and further increases the sensitivity.

尚、本実施の形態においては、上記第1実施の形態の場合に比較して、一方のスペーサー14に、圧電ケーブル13挿通用の穴や溝を設ける必要が無い。そのために、製作工程の簡略化およびコスト削減という効果を奏することができる。   In the present embodiment, it is not necessary to provide a hole or groove for inserting the piezoelectric cable 13 in one spacer 14 as compared with the case of the first embodiment. Therefore, the effects of simplification of the manufacturing process and cost reduction can be achieved.

次に、本実施の形態の効果を発生させることが可能な「圧電ケーブル13が配置される必要のある領域」、つまり上記「空隙が存在しない領域16近傍」の範囲(距離x0)について述べる。 Next, the “region where the piezoelectric cable 13 needs to be arranged” that can generate the effect of the present embodiment, that is, the range (distance x 0 ) in the “near the region 16 where no gap exists” will be described. .

JIS k7074によると、3点曲げ試験における曲げ弾性率の定義式は次の通りである。

Figure 2016030030
但し
f:曲げ弾性率(MPa)
F:力(N)
L:支点間距離(mm)
W:試験片の幅(mm)
h:試験片の厚さ(mm)
s:撓み(mm) According to JIS k7074, the definition formula of the flexural modulus in the three-point bending test is as follows.
Figure 2016030030
Where E f : flexural modulus (MPa)
F: Force (N)
L: Distance between fulcrums (mm)
W: Specimen width (mm)
h: Test piece thickness (mm)
s: Deflection (mm)

上式(1)を、撓みsについて解くと、次式(2)のようになる。

Figure 2016030030
このように、撓み量sは、材料の曲げ弾性率Efと、形状パラメータL,W,hと、力Fとで記述することができる。ここで、上記「空隙が存在しない領域16近傍」の領域を表すスペーサー14からの距離x0は、基板12が撓んだ場合に基板12の曲率が最も大きくなる位置である。そこで、距離x0を求めるために、式(2)と同様の次式(3)を立て、実験結果に合うように式(3)中のA,α,β,γを決定する。また、曲げ弾性率Efの依存性は小さいと予想されるために、後で考慮することにする。x0は、基板12の曲率が最大となる位置とスペーサー14との基板12の設置面に平行な方向への距離である。
0=A・Wα・hβ・Lγ …(3) When the above equation (1) is solved for the deflection s, the following equation (2) is obtained.
Figure 2016030030
Thus, the deflection amount s can be described by the bending elastic modulus E f of the material, the shape parameters L, W, h, and the force F. Here, the distance x 0 from the spacer 14 representing the region “near the region 16 where no gap exists” is a position where the curvature of the substrate 12 becomes the largest when the substrate 12 is bent. Therefore, in order to obtain the distance x 0 , the following equation (3) similar to equation (2) is established, and A, α, β, and γ in equation (3) are determined so as to match the experimental results. Also, since the dependence of the flexural modulus E f is expected to be small, it will be considered later. x 0 is the distance in the direction parallel to the installation surface of the substrate 12 between the position where the curvature of the substrate 12 is maximum and the spacer 14.
x 0 = A · W α · h β · L γ (3)

図4は、上記α,β,γを決定するための実験方法を説明するための図である。本実施の形態の場合と同じ基板12およびスペーサー14を備えた生体情報検知マットを硬い面上に置き、その上から一定荷重を加えた場合の基板12の形状を、スペーサー14の延在方向から観測した。基板12における観測側とは反対側に、上記硬い面と上記観測方向との両者に垂直になるように方眼紙を立てて配置し、基板12形状(変位量)を読み取った。その場合、上記一定荷重を加える装置としては、株式会社山電製CreepMeterRE2‐33005Bを用いた。尚、印加荷重は20Nとした。   FIG. 4 is a diagram for explaining an experimental method for determining α, β, and γ. The biometric information detection mat having the same substrate 12 and spacer 14 as in the present embodiment is placed on a hard surface, and the shape of the substrate 12 when a constant load is applied from above is determined from the extending direction of the spacer 14. Observed. On the opposite side of the substrate 12 from the observation side, a graph paper was placed so as to be perpendicular to both the hard surface and the observation direction, and the shape (displacement) of the substrate 12 was read. In that case, as a device for applying the constant load, CreepMeter RE2-30005B manufactured by Yamaden Co., Ltd. was used. The applied load was 20N.

実験結果を表1に示す。
表1

Figure 2016030030
The experimental results are shown in Table 1.
Table 1
Figure 2016030030

表1中、「1」は、基準となる生体情報検知マットの構造である。「2」,「3」は、「1」からスペーサー間距離Lを変えた構造であり、スペーサー14の形状は変えずに、基板12自体の大きさを変えている。「4」,「5」は、「1」から奥行き幅Wを変えた構造であり、基板12自体の大きさと、スペーサー14の奥行きをも併せて変えている。「6」,「7」は、「1」から基板12の厚みhを変えた構造である。   In Table 1, “1” indicates the structure of the reference biological information detection mat. “2” and “3” are structures in which the distance L between the spacers is changed from “1”, and the size of the substrate 12 itself is changed without changing the shape of the spacer 14. “4” and “5” are structures in which the depth width W is changed from “1”, and the size of the substrate 12 itself and the depth of the spacer 14 are also changed. “6” and “7” are structures in which the thickness h of the substrate 12 is changed from “1”.

「1」,「2」,「3」を比較すると、スペーサー間距離Lが大きくなる程距離x0は増加する傾向が見られるが、距離x0のスペーサー間距離Lに対する割合は減少している。これはスペーサー間距離Lが大きくなる程、基板12が撓み易くなり、スペーサー14近傍の平坦領域が狭くなるためであると考えられる。また、「1」,「4」,「5」を比較すると、奥行き幅Wが大きくなる程、距離x0は増加する傾向が見られる。これは、奥行き幅Wが大きくなる程、基板12が撓み難くなり、スペーサー14近傍の平坦領域が広くなるためであると考えられる。また、「1」,「6」,「7」を比較すると、厚みhが増加する程、距離x0は増加する傾向が見られる。これは、厚みhが増加する程、基板12が撓み難くなり、スペーサー14近傍の平坦領域が広くなるためであると考えられる。 When “1”, “2”, and “3” are compared, the distance x 0 tends to increase as the inter-spacer distance L increases, but the ratio of the distance x 0 to the inter-spacer distance L decreases. . This is presumably because the greater the distance L between the spacers, the easier the substrate 12 bends and the flat area near the spacer 14 becomes narrower. Further, when “1”, “4”, and “5” are compared, the distance x 0 tends to increase as the depth width W increases. This is considered to be because as the depth width W increases, the substrate 12 becomes more difficult to bend and the flat region near the spacer 14 becomes wider. Further, when “1”, “6”, and “7” are compared, the distance x 0 tends to increase as the thickness h increases. This is considered to be because the substrate 12 becomes more difficult to bend as the thickness h increases, and the flat region near the spacer 14 becomes wider.

上記表1に示す実験結果を満たすように、A=10-4,α=1,β=1.3,γ=0.8とした次式(4)

Figure 2016030030
による計算値を、表1における「計算値」の欄に記載している。尚、表1における「実験値」をx軸に「計算値」をy軸にとり、「1」〜「7」のデータに基づいて散布図を描くと、略傾き1の直線でよく近似でき、相関係数Rの二乗値(決定係数)は0.976であった。 In order to satisfy the experimental results shown in Table 1, A = 10 −4 , α = 1, β = 1.3, and γ = 0.8, the following equation (4)
Figure 2016030030
The calculated value is described in the “calculated value” column in Table 1. In addition, when the “experimental value” in Table 1 is taken on the x-axis and the “calculated value” is taken on the y-axis, and a scatter diagram is drawn based on the data of “1” to “7”, it can be approximated by a straight line having a substantially slope of The square value (determination coefficient) of the correlation coefficient R was 0.976.

さらに、「8」,「9」,「10」は、「1」における基板12の形状は同じで、構成材料を変えたものである。すなわち、「1」における基板12は上記ABSであるのに対して、「8」はテフロン(登録商標)、「9」はポリエチレン、「10」はPBI(ポリベンゾイミダゾール)が構成材料となっている。基板12の構成材料の曲げ弾性率が大きくなる程、距離x0は増加する傾向が見られる。これは、曲げ弾性率が大きくなる程、基板12が撓み難くなり、スペーサー14近傍の平坦領域が広くなるためであると考えられる。材料の曲げ弾性率を考慮し、式(4)を次式(5)のように補正する。

Figure 2016030030
但し
L:スペーサー14間距離(mm)
W:基板12の奥行き幅(mm)
h:基板12の厚さ(mm)
f:基板12の曲げ弾性率(MPa) Further, “8”, “9”, and “10” are the same in the shape of the substrate 12 in “1”, but with different constituent materials. That is, while the substrate 12 in “1” is the above ABS, “8” is Teflon (registered trademark), “9” is polyethylene, and “10” is PBI (polybenzimidazole). Yes. As the flexural modulus of the constituent material of the substrate 12 increases, the distance x 0 tends to increase. This is considered to be because as the flexural modulus increases, the substrate 12 becomes more difficult to bend and the flat region near the spacer 14 becomes wider. In consideration of the flexural modulus of the material, the equation (4) is corrected to the following equation (5).
Figure 2016030030
L: Distance between spacers (mm)
W: Depth width of substrate 12 (mm)
h: thickness of substrate 12 (mm)
E f : flexural modulus of elasticity of substrate 12 (MPa)

尚、表1の「実験値」をx軸に、上記式(5)による「計算値」をy軸にとり、「1」〜「10」のデータに基づいて散布図を描くと、略傾き1の直線でよく近似でき、相関係数Rの二乗値は0.971であった。また、基板12の異なる材料を用いて、基板12の形状を変化させても、上記式(5)によって良く近似できることが確認された。   When the “experimental value” in Table 1 is taken on the x axis, the “calculated value” according to the above equation (5) is taken on the y axis, and a scatter diagram is drawn based on the data “1” to “10”, the approximate slope 1 The square value of the correlation coefficient R was 0.971. Further, it was confirmed that even if the shape of the substrate 12 was changed using different materials of the substrate 12, it could be well approximated by the above equation (5).

本実施の形態における生体情報検知マット11においては、上記距離x0を用いて、スペーサー14からの水平方向への距離xが、x≦x0を満たす領域とそれ以外の領域との両方に亘って、圧電ケーブル13が配置されている。この生体情報検知マット11を使用すると、ユーザーの体動が基板12に伝わった場合に、スペーサー14からの距離がx=x0付近で圧電ケーブル13に大きな折れが生じ、曲げ力に起因する垂直応力による圧電効果が働いて大きな信号強度を得ることができ、S/N比を向上させて感度向上を図るという効果を奏することができる。 In living body information detection mat 11 in the present embodiment, using distance x 0 above, distance x in the horizontal direction from spacer 14 covers both the region satisfying x ≦ x 0 and other regions. Thus, the piezoelectric cable 13 is disposed. With this biometric information sensing mat 11, if the user's body movement is transmitted to the substrate 12, the distance from the spacer 14 is x = x 0 near large Slight piezoelectric cable 13 occurs in, due to the bending forces perpendicular A large signal intensity can be obtained by the piezoelectric effect due to the stress, and an effect of improving the sensitivity by improving the S / N ratio can be achieved.

本実施の形態において、空隙が存在する領域15において、スペーサー14からの水平方向への距離xがx≦x0を満たす領域とそれ以外の領域との両方に亘って圧電ケーブル13が配置されていれば本発明の効果は発生し、サイズや材料は記載内容に限定されるものではない。また、圧電ケーブル13は、図2に示すように、基板12の概略周辺付近に配置されているが、これに限定されるものではない。例えば、基板12の中央付近に配置してもよい。また、図2においては、空隙が存在する領域15のx>x0を満たす領域中に圧電ケーブル13を2本配置しているが、1本または3本以上配置してもよい。また、圧電ケーブル13を直線状に配置されているが、これに限定されるものではなく曲線状に配置してもよい。 In the present embodiment, in the region 15 where the air gap exists, the piezoelectric cable 13 is arranged over both the region where the distance x in the horizontal direction from the spacer 14 satisfies x ≦ x 0 and the other region. Thus, the effect of the present invention is generated, and the size and material are not limited to those described. Further, as shown in FIG. 2, the piezoelectric cable 13 is disposed in the vicinity of the approximate periphery of the substrate 12, but is not limited thereto. For example, it may be arranged near the center of the substrate 12. In FIG. 2, two piezoelectric cables 13 are arranged in a region satisfying x> x 0 of a region 15 where a gap exists, but one or more than three may be arranged. Moreover, although the piezoelectric cable 13 is arrange | positioned at linear form, it is not limited to this, You may arrange | position at curvilinear form.

また、上記圧電ケーブル13は、基板12における二つ主面のうちの生体が存在する側とは反対側に配置されるが、基板12の振動を検知するように基板12と一体に形成されていれば良い。すなわち、圧電ケーブル13は、生体が存在する側に配置されていても良く、または、基板12内に埋め込まれて配置されていても良い。   The piezoelectric cable 13 is arranged on the opposite side of the two main surfaces of the substrate 12 to the side where the living body exists, but is formed integrally with the substrate 12 so as to detect vibration of the substrate 12. Just do it. That is, the piezoelectric cable 13 may be arranged on the side where the living body exists, or may be arranged embedded in the substrate 12.

・第3実施の形態
図5は、本実施の形態の生体情報検知マットにおける模式図である。但し、図5(a)は断面図であり、図5(b)は平面図である。尚、図5(a)は、図5(b)のC‐C’矢視断面図である。
Third Embodiment FIG. 5 is a schematic diagram of a biological information detection mat according to the present embodiment. However, FIG. 5A is a cross-sectional view, and FIG. 5B is a plan view. 5A is a cross-sectional view taken along the line CC ′ of FIG. 5B.

本実施の形態においては、上記第1実施の形態と比べて、スペーサーと接着するように第2の基板を備えている点が異なっている。   The present embodiment is different from the first embodiment in that a second substrate is provided so as to adhere to a spacer.

本生体情報検知マット21は、第1基板22と圧電ケーブル23とスペーサー24と第2基板25とを備えている。圧電ケーブル23は、第1基板22に両面テープで概略全長に亘って接続されて一体に形成されている。また、スペーサー24は、図5(b)に示すように、圧電ケーブル23が貫く領域を除く概略全幅に亘って、第1基板22に接着剤で接続されて一体に構成されている。第2基板25は、スペーサー24における第1基板22とは反対側に、概略全幅に亘って接着剤で接続されて一体に構成されている。尚、サイズや材料や使用方法については、上記第1実施の形態と同様である。   The biometric information detection mat 21 includes a first substrate 22, a piezoelectric cable 23, a spacer 24, and a second substrate 25. The piezoelectric cable 23 is connected to the first substrate 22 with a double-sided tape over substantially the entire length and is integrally formed. Further, as shown in FIG. 5B, the spacer 24 is integrally formed by being connected to the first substrate 22 with an adhesive over substantially the entire width excluding the region through which the piezoelectric cable 23 penetrates. The second substrate 25 is integrally formed on the opposite side of the spacer 24 from the first substrate 22 by being connected with an adhesive over the entire width. The size, material, and usage method are the same as those in the first embodiment.

このように、本実施の形態における生体情報検知マット21においては、上記第2基板25が存在していても、第1基板22と第2基板25との間に、空隙が存在する領域26と空隙が存在しない領域27とが設けられている。したがって、空隙が存在する領域26と空隙が存在しない領域27との両方に亘って圧電ケーブル23が配置されていればこの発明の効果が発生し、サイズや材料は記載内容に限定されるものではない。   Thus, in the biological information detection mat 21 in the present embodiment, even if the second substrate 25 is present, the region 26 in which a gap exists between the first substrate 22 and the second substrate 25 A region 27 where no void exists is provided. Therefore, if the piezoelectric cable 23 is arranged over both the area 26 where the air gap exists and the area 27 where the air gap does not exist, the effect of the present invention occurs, and the size and material are not limited to the description. Absent.

また、本実施の形態の構成にすることにより、上記スペーサー24が露出することがなく、スペーサー24等の突起部によって、ユーザーが怪我をするリスクを無くすという効果を奏することができる。   Further, by adopting the configuration of the present embodiment, the spacer 24 is not exposed, and the effect of eliminating the risk of injury to the user by the protrusions such as the spacer 24 can be achieved.

尚、上記圧電ケーブル23は、図5(b)に示すように、上記第1基板22のスペーサー24の延在方向における概略中央に配置されているが、これに限定されるものではない。例えば、第1基板22の周囲近傍に配置してもよい。また、図5において、空隙が存在する領域26と空隙が存在しない領域27との両方に亘って圧電ケーブル23が配置されている。しかしながら、この発明は、これに限定されるものではなく、上記距離x0を用いて、空隙が存在する領域26において、スペーサー24からの水平方向への距離xがx≦x0を満たす領域とそれ以外の領域との両方に亘って圧電ケーブル23を配置しても差し支えない。 As shown in FIG. 5 (b), the piezoelectric cable 23 is arranged at the approximate center in the extending direction of the spacer 24 of the first substrate 22. However, the present invention is not limited to this. For example, it may be arranged near the periphery of the first substrate 22. Further, in FIG. 5, the piezoelectric cable 23 is arranged over both the region 26 where the air gap exists and the region 27 where the air gap does not exist. However, the invention is not limited thereto, with the distance x 0, in the region 26 where voids are present, the region in which the distance x in the horizontal direction from the spacer 24 satisfies x ≦ x 0 Even if it arrange | positions the piezoelectric cable 23 over both other area | regions, it does not interfere.

・第4実施の形態
図6は、本実施の形態の生体情報検知マットにおける模式図である。但し、図6(a)は断面図であり、図6(b)は平面図である。尚、図5(a)は、図5(b)のD‐D’矢視断面図である。
-4th Embodiment FIG. 6: is a schematic diagram in the biometric information detection mat of this Embodiment. 6A is a cross-sectional view, and FIG. 6B is a plan view. 5A is a cross-sectional view taken along the line DD ′ of FIG. 5B.

本実施の形態においては、上記第3実施の形態と比べて、第1基板に分割溝を設けて分割している点が異なっている。   The present embodiment is different from the third embodiment in that the first substrate is divided by providing a dividing groove.

本生体情報検知マット31は、第1基板32と圧電ケーブル33とスペーサー34と第2基板35とを備えている。圧電ケーブル33は、第1基板32に両面テープで概略全長に亘って接続されて一体に形成されている。また、スペーサー34は、図6(b)に示すように、圧電ケーブル33が貫く領域を除く概略全幅に亘って、第1基板32に接着剤で接続されて一体に構成されている。第2基板35は、スペーサー34における第1基板32とは反対側に、概略全幅に亘って接着剤で接続されて一体に構成されている。尚、サイズや材料や使用方法については、上記第1実施の形態と同様である。   The biological information detection mat 31 includes a first substrate 32, a piezoelectric cable 33, a spacer 34, and a second substrate 35. The piezoelectric cable 33 is connected to the first substrate 32 with a double-sided tape over substantially the entire length and is integrally formed. Further, as shown in FIG. 6B, the spacer 34 is integrally formed by being connected to the first substrate 32 with an adhesive over substantially the entire width excluding the region through which the piezoelectric cable 33 penetrates. The second substrate 35 is integrally formed on the side opposite to the first substrate 32 in the spacer 34 by being connected with an adhesive over the entire width. The size, material, and usage method are the same as those in the first embodiment.

上記第1基板32には、第1基板32と第2基板35の間に形成された空隙が存在する領域37における空隙が存在しない領域38との境界近傍に、スペーサー34に沿って分割溝36が形成されている。そして、分割溝36によって分割された各部分基板32a,32b,32cは、互いに相対的に可動可能になっており、圧電ケーブル33および各種接着テープ(図示せず)によって互いに連結されている。または、生体情報検知マット31全体を、フェルト等の保護材(図示せず)で包むことによって、各部分基板32a,32b,32cは互いに連結された状態になっている。   In the first substrate 32, the dividing groove 36 is formed along the spacer 34 in the vicinity of the boundary between the first substrate 32 and the second substrate 35. Is formed. The partial substrates 32a, 32b, and 32c divided by the dividing groove 36 are movable relative to each other, and are connected to each other by a piezoelectric cable 33 and various adhesive tapes (not shown). Alternatively, the entire biological information detection mat 31 is wrapped with a protective material (not shown) such as felt so that the partial substrates 32a, 32b, and 32c are connected to each other.

このように、本実施の形態における生体情報検知マット31においては、上記第1基板32と第2基板35の間に、空隙が存在する領域37と空隙が存在しない領域38とが設けられている。そして、上記第1基板32は、空隙が存在する領域37における空隙が存在しない領域38との境界近傍に、スペーサー34に沿って形成された分割溝36によって、三つの部分基板32a,32b,32cに分割されている。したがって、ユーザーの体動が第1基板32に伝達された場合には、第1基板32における分割溝36の箇所で圧電ケーブル33に折れが生ずる。その場合、生体情報検知マット31全体の曲げ剛性は、第1基板32の曲げ剛性の分だけ小さくなっている。そのため、圧電ケーブル33には大きな折れが生じ、曲げ力に起因する垂直応力による圧電効果がさらに大きく働いて、さらに大きな信号強度を得ることができる。すなわち、S/N比をさらに向上させて感度のさらなる向上を図るという効果を奏することができるのである。   As described above, in the biological information detection mat 31 according to the present embodiment, the region 37 where the void exists and the region 38 where the void does not exist are provided between the first substrate 32 and the second substrate 35. . The first substrate 32 is divided into three partial substrates 32a, 32b, and 32c by dividing grooves 36 formed along the spacers 34 in the vicinity of the boundary between the region 37 where the void is present and the region 38 where the void is not present. It is divided into Therefore, when the user's body movement is transmitted to the first substrate 32, the piezoelectric cable 33 is bent at the position of the dividing groove 36 in the first substrate 32. In that case, the bending rigidity of the entire biological information detection mat 31 is reduced by the bending rigidity of the first substrate 32. For this reason, the piezoelectric cable 33 is greatly bent, and the piezoelectric effect due to the vertical stress caused by the bending force is further increased, so that a larger signal strength can be obtained. That is, the effect of further improving the sensitivity by further improving the S / N ratio can be achieved.

ここで、上記第1基板32における分割溝36の幅は、0.1mm〜2mm程度が望ましい。   Here, the width of the dividing groove 36 in the first substrate 32 is preferably about 0.1 mm to 2 mm.

尚、本実施の形態においては、上記第1基板32における分割溝36を、スペーサー34に沿って直線状に形成している。しかしながら、この発明はこれに限定されるものではなく、圧電ケーブル33上を横断する箇所が空隙が存在しない領域38との境界近傍に位置していれば良く、他の箇所での位置は何れの箇所を通っていても構わない。   In the present embodiment, the dividing groove 36 in the first substrate 32 is formed linearly along the spacer 34. However, the present invention is not limited to this, and it is only necessary that the location traversing the piezoelectric cable 33 is located in the vicinity of the boundary with the region 38 where no air gap exists. It doesn't matter if you go through the place.

また、図6において、上記空隙が存在する領域37と空隙が存在しない領域38との両方に亘って圧電ケーブル33が配置されている。しかしながら、この発明は、これに限定されるものではなく、上記距離x0を用いて、空隙が存在する領域37において、スペーサー34からの水平方向への距離xがx≦x0を満たす領域とそれ以外の領域との両方に亘って圧電ケーブル33を配置しても差し支えない。その場合は、第1基板32の分割溝36を、スペーサー34からの水平方向への距離x0に位置させることが望ましい。 In FIG. 6, the piezoelectric cable 33 is disposed over both the region 37 where the gap exists and the region 38 where the gap does not exist. However, the invention is not limited thereto, with the distance x 0, in the region 37 where voids are present, the region in which the distance x in the horizontal direction from the spacer 34 satisfies x ≦ x 0 The piezoelectric cable 33 may be arranged over both the other regions. In that case, it is desirable to position the dividing groove 36 of the first substrate 32 at a distance x 0 from the spacer 34 in the horizontal direction.

・第5実施の形態
図7は、本実施の形態の生体情報検知マットにおける模式図である。但し、図7(a)は断面図であり、図7(b)は平面図である。尚、図7(a)は、図7(b)のE‐E’矢視断面図である。
-5th Embodiment FIG. 7: is a schematic diagram in the biometric information detection mat of this Embodiment. 7A is a cross-sectional view, and FIG. 7B is a plan view. FIG. 7A is a cross-sectional view taken along the line EE ′ of FIG.

本実施の形態においては、上記第3実施の形態と比べて、空隙が存在する領域が複数存在する点が異なっている。   The present embodiment is different from the third embodiment in that there are a plurality of regions where voids exist.

本生体情報検知マット41は、第1基板42と圧電ケーブル43とスペーサー44と第2基板45とを備えている。圧電ケーブル43は、第1基板42に両面テープで概略全長に亘って接続されて一体に形成されている。また、スペーサー44は、図7(b)に示すように、第1基板42を略三等分する位置に複数本(本実施の形態においては4本)配置されている。そして、各スペーサー44は、圧電ケーブル43が貫く領域を除く概略全幅に亘って、第1基板42に接着剤で接続されて一体に構成されている。第2基板45は、スペーサー44における第1基板42とは反対側に、概略全幅に亘って接着剤で接続されて一体に構成されている。尚、サイズや材料や使用方法については、上記第1実施の形態と同様である。   The biometric information detection mat 41 includes a first substrate 42, a piezoelectric cable 43, a spacer 44, and a second substrate 45. The piezoelectric cable 43 is connected to the first substrate 42 with a double-sided tape over substantially the entire length and is integrally formed. Further, as shown in FIG. 7B, a plurality of spacers 44 (four in the present embodiment) are arranged at positions that divide the first substrate 42 into approximately three equal parts. Each spacer 44 is integrally connected to the first substrate 42 with an adhesive over substantially the entire width excluding the region through which the piezoelectric cable 43 penetrates. The second substrate 45 is integrally formed on the opposite side of the spacer 44 from the first substrate 42 by being connected with an adhesive over the entire width. The size, material, and usage method are the same as those in the first embodiment.

このように、本実施の形態における生体情報検知マット41においては、上記第1基板42と第2基板45との間に、4本のスペーサー44を配列することによって、図7(b)に示すように、複数の(本実施の形態においては3個の)空隙が存在する領域46と、複数の(本実施の形態においては4個の)空隙が存在しない領域47とを設けている。したがって、圧電ケーブル43に折れを生じさせる箇所を複数設けることができ、垂直応力による圧電効果の信号をより詳細に得ることができ、S/N比をさらに向上させ、さらなる感度向上を図ることができる。   As described above, in the biological information detection mat 41 according to the present embodiment, the four spacers 44 are arranged between the first substrate 42 and the second substrate 45 as shown in FIG. In this way, a plurality of (in this embodiment, three) voids 46 and a plurality of (in this embodiment, four) voids 47 are provided. Therefore, it is possible to provide a plurality of places where the piezoelectric cable 43 is bent, to obtain a signal of the piezoelectric effect due to the vertical stress in more detail, to further improve the S / N ratio, and to further improve the sensitivity. it can.

尚、図7において、上記空隙が存在する領域46と空隙が存在しない領域47との両方に亘って圧電ケーブル43が配置されている。しかしながら、この発明は、これに限定されるものではなく、上記距離x0を用いて、空隙が存在する領域46において、スペーサー44からの水平方向への距離xがx≦x0を満たす領域とそれ以外の領域との両方に亘って圧電ケーブル43を配置しても差し支えない。 In FIG. 7, the piezoelectric cable 43 is arranged over both the region 46 where the gap exists and the region 47 where the gap does not exist. However, the present invention is not limited to this, and in the region 46 where the gap exists using the distance x 0 , the distance x in the horizontal direction from the spacer 44 satisfies x ≦ x 0. The piezoelectric cable 43 may be disposed over both of the other regions.

例えば、図7に示すように、4本のスペーサー44のうち最も外側に位置する2本のスペーサー44をスペーサー44aとし、このスペーサー44aに隣接する空隙が存在する領域46を空隙が存在する領域46aとする。そして、圧電ケーブル43の両端側を直交する方向にスペーサー44aに沿って延在させる。その場合、圧電ケーブル43におけるスペーサー44aに沿って延在する部分のスペーサー44aからの水平方向への距離xを、x≦x0を満たすように設定するのである。 For example, as shown in FIG. 7, two spacers 44 located on the outermost side among the four spacers 44 are defined as spacers 44a, and a region 46 having a void adjacent to the spacer 44a is a region 46a having a void. And And the both ends of the piezoelectric cable 43 are extended along the spacer 44a in the orthogonal direction. In that case, the distance x in the horizontal direction from the spacer 44a of portions extending along the spacer 44a in the piezoelectric cable 43 is to set so as to satisfy x ≦ x 0.

その場合、上記圧電ケーブル43におけるスペーサー44aに沿って延在する部分は、圧電ケーブル43の一端側のみに設けても良い。また、コ字形状に折り曲げられた3本の圧電ケーブルの夫々を3個の空隙が存在する領域46内に配置し、各圧電ケーブルの両折り曲げ部のスペーサー44からの水平方向への距離xを、x≦x0を満たすように設定してもよい。 In that case, the portion of the piezoelectric cable 43 that extends along the spacer 44 a may be provided only on one end side of the piezoelectric cable 43. Further, each of the three piezoelectric cables bent in a U-shape is arranged in a region 46 where three gaps exist, and the distance x in the horizontal direction from the spacer 44 at both bent portions of each piezoelectric cable is set. , X ≦ x 0 may be set.

・第6実施の形態
図8は、本実施の形態の生体情報検知マットにおける模式図である。但し、図8(a)は断面図であり、図8(b)は平面図である。尚、図8(a)は、図8(b)のF‐F’矢視断面図である。
-6th Embodiment FIG. 8: is a schematic diagram in the biometric information detection mat of this Embodiment. 8A is a cross-sectional view, and FIG. 8B is a plan view. 8A is a cross-sectional view taken along the line FF ′ of FIG. 8B.

本実施の形態においては、上記第3実施の形態と比べて、空隙内に弾性体が存在している点が異なっている。   The present embodiment is different from the third embodiment in that an elastic body is present in the gap.

本生体情報検知マット51は、第1基板52と圧電ケーブル53とスペーサー54と第2基板55と弾性体56とを備えている。圧電ケーブル53は、第1基板52に両面テープで概略全長に亘って接続されて一体に形成されている。また、スペーサー54は、図8(b)に示すように、圧電ケーブル53が貫く領域を除く概略全幅に亘って、第1基板52に接着剤で接続されて一体に構成されている。また、第2基板55は、スペーサー54における第1基板52とは反対側に、概略全幅に亘って接着剤で接続されて一体に構成されている。また、弾性体56は、第1基板52とスペーサー54と第2基板55とで形成される空隙内に挿入されて固定されている。尚、サイズや材料や使用方法については、上記第1実施の形態と同様である。   The biological information detection mat 51 includes a first substrate 52, a piezoelectric cable 53, a spacer 54, a second substrate 55, and an elastic body 56. The piezoelectric cable 53 is connected to the first substrate 52 with a double-sided tape over substantially the entire length and is integrally formed. In addition, as shown in FIG. 8B, the spacer 54 is integrally formed by being connected to the first substrate 52 with an adhesive over substantially the entire width excluding the region through which the piezoelectric cable 53 penetrates. Further, the second substrate 55 is integrally formed on the side opposite to the first substrate 52 in the spacer 54 by being connected with an adhesive over the entire width. The elastic body 56 is inserted and fixed in a gap formed by the first substrate 52, the spacer 54, and the second substrate 55. The size, material, and usage method are the same as those in the first embodiment.

上記第3実施の形態においては、ユーザーの体重が大きい、または、生体情報検知マット21の直上においてユーザーの体に突起物がある等の理由によって、第1基板22が大きく押し下げられ、第2基板25に接触してしまう場合が生ずる。その場合には、第1基板22における体動による振動を阻害してしまうリスクがある。   In the third embodiment, the first substrate 22 is largely pushed down because the user's weight is large, or there is a protrusion on the user's body immediately above the biological information detection mat 21, and the second substrate. 25 may come into contact. In that case, there is a risk that the vibration due to the body movement in the first substrate 22 is hindered.

そこで、本実施の形態においては、上記スペーサー54が存在しない領域に該当する空隙が存在する領域57には、弾性体56が挿入されている。こうすることによって、弾性体56の弾性力によって第1基板52の押し下げを抑制でき、第1基板52の第2基板55への接触を防止することができる。   Therefore, in the present embodiment, the elastic body 56 is inserted into the region 57 where there is a gap corresponding to the region where the spacer 54 does not exist. By doing so, it is possible to suppress the first substrate 52 from being pushed down by the elastic force of the elastic body 56 and to prevent the first substrate 52 from contacting the second substrate 55.

上記弾性体56としては、例えば、ウレタン,ゴム,発泡ポリエチレン等の比較的高反発性を有する材料が望ましい。しかしながら、反発力が強すぎると、第1基板52の振動を阻害する要因となることから、弾性体56の反発力には適正範囲が存在する。弾性体56上に軽く指を乗せた際に、弾性体56が凹む程度であれば良い。   As the elastic body 56, for example, a material having a relatively high resilience such as urethane, rubber, and foamed polyethylene is desirable. However, if the repulsive force is too strong, it becomes a factor that inhibits the vibration of the first substrate 52, and therefore there is an appropriate range for the repulsive force of the elastic body 56. It is sufficient that the elastic body 56 is recessed when the finger is lightly placed on the elastic body 56.

上記弾性体56の厚みは3mm以上であれば厚い程良い。一方において、厚すぎるとユーザーが異物感を感じるようになる。そのために、10mm〜30mm程度が望ましい。   The elastic body 56 is preferably as thick as 3 mm or more. On the other hand, if it is too thick, the user will feel a foreign object. Therefore, about 10-30 mm is desirable.

尚、図8においては、空隙が存在する領域57の全体に亘って弾性体56が満たされているが、空隙が存在する領域57の一部を満たしていても良い。また、空隙が存在する領域57における厚み方向全体に亘って弾性体56が存在しているが、必ずしもその必要はない。第1基板52および第2基板55の何れかと一体に弾性体56が接着されていても良い。   In FIG. 8, the elastic body 56 is filled over the entire region 57 where the voids exist, but a part of the region 57 where the voids exist may be filled. Further, although the elastic body 56 exists over the entire thickness direction in the region 57 where the void exists, it is not always necessary. The elastic body 56 may be bonded integrally with either the first substrate 52 or the second substrate 55.

また、図8において、上記空隙が存在する領域57と空隙が存在しない領域58との両方に亘って圧電ケーブル53が配置されている。しかしながら、この発明は、これに限定されるものではなく、上記距離x0を用いて、空隙が存在する領域57において、スペーサー54からの水平方向への距離xがx≦x0を満たす領域とそれ以外の領域との両方に亘って圧電ケーブル53を配置しても差し支えない。 In FIG. 8, the piezoelectric cable 53 is disposed over both the region 57 where the gap exists and the region 58 where the gap does not exist. However, the present invention is not limited to this, and in the region 57 where the gap exists using the distance x 0 , the distance x in the horizontal direction from the spacer 54 satisfies x ≦ x 0. The piezoelectric cable 53 may be arranged over both the other regions.

・第7実施の形態
図9は、本実施の形態の生体情報検知マットにおける模式図である。但し、図9(a)は断面図であり、図9(b)は平面図である。尚、図9(a)は、図9(b)のG‐G’矢視断面図である。
-7th Embodiment FIG. 9: is a schematic diagram in the biometric information detection mat of this Embodiment. 9A is a cross-sectional view, and FIG. 9B is a plan view. 9A is a cross-sectional view taken along the line GG ′ of FIG. 9B.

本実施の形態においては、上記第3実施の形態と比べて、スペーサーが中央のみに配置されている点が異なっている。   The present embodiment is different from the third embodiment in that the spacer is arranged only at the center.

本生体情報検知マット61は、第1基板62と圧電ケーブル63とスペーサー64と第2基板65とを備えている。圧電ケーブル63は、第1基板62に両面テープで概略全長に亘って接続されて一体に形成されている。また、スペーサー64は、図9(b)に示すように、スペーサー64の延在方向中央部に、圧電ケーブル23が貫く領域を除く概略全幅に亘って、第1基板62に接着剤で接続されて一体に構成されている。第2基板65は、スペーサー64における第1基板62とは反対側に、概略全幅に亘って接着剤で接続されて一体に構成されている。尚、サイズや材料や使用方法については、上記第1実施の形態と同様である。   The biological information detection mat 61 includes a first substrate 62, a piezoelectric cable 63, a spacer 64, and a second substrate 65. The piezoelectric cable 63 is connected to the first substrate 62 with a double-sided tape over substantially the entire length and is integrally formed. Further, as shown in FIG. 9B, the spacer 64 is connected to the first substrate 62 with an adhesive at the center in the extending direction of the spacer 64 over the entire width except for the region through which the piezoelectric cable 23 penetrates. It is configured integrally. The second substrate 65 is integrally formed on the opposite side of the spacer 64 from the first substrate 62 by being connected with an adhesive over the entire width. The size, material, and usage method are the same as those in the first embodiment.

このように、本実施の形態における生体情報検知マット61においては、スペーサー64の延在方向中央部に、スペーサー64が存在する領域に該当する空隙が存在しない領域67が唯1箇所設けられ、その両側全体が空隙が存在する領域66となっている。したがって、1箇所の空隙が存在しない領域67で圧電ケーブル63に対して2箇所の折れを形成することができ、S/N比の向上による感度向上が期待できる。   As described above, in the biological information detection mat 61 in the present embodiment, only one region 67 in which there is no gap corresponding to the region in which the spacer 64 exists is provided in the central portion in the extending direction of the spacer 64. The entire side is a region 66 where a gap exists. Therefore, two folds can be formed in the piezoelectric cable 63 in the region 67 where no gap exists, and an improvement in sensitivity due to an improvement in the S / N ratio can be expected.

尚、図9において、上記空隙が存在する領域66と空隙が存在しない領域67との両方に亘って圧電ケーブル63が配置されている。しかしながら、この発明は、これに限定されるものではなく、上記距離x0を用いて、空隙が存在する領66において、スペーサー64からの水平方向への距離xがx≦x0を満たす領域とそれ以外の領域との両方に亘って圧電ケーブル63を配置しても差し支えない。 In FIG. 9, the piezoelectric cable 63 is disposed over both the region 66 where the gap exists and the region 67 where the gap does not exist. However, the present invention is not limited to this, and in the region 66 where the gap exists using the distance x 0 , the distance x in the horizontal direction from the spacer 64 satisfies x ≦ x 0. Even if it arrange | positions the piezoelectric cable 63 over both other area | regions, it does not interfere.

この場合、上記距離x0を計算する上記式(5)に用いるスペーサー間距離Lの値は、スペーサー64の側面から第1基板62の端までの距離L2の2倍とする。尚、こうする理由は、第1基板62の端が開口端となっており、振動振幅が最も大きな位置となっているので、同じ生体情報検知マット61を2つ面方向に並べて繋いだ場合と同じ運動を第1基板62が行うからである。 In this case, the value of the inter-spacer distance L used in the above equation (5) for calculating the distance x 0 is twice the distance L 2 from the side surface of the spacer 64 to the end of the first substrate 62. The reason for this is that the end of the first substrate 62 is an open end and the vibration amplitude is at the largest position, so that the same biological information detection mat 61 is connected side by side in two plane directions. This is because the first substrate 62 performs the same movement.

また、図9において、上記空隙が存在する領域66の空隙は中空状態のように描かれているが、上記空隙内の全部または一部を弾性体で満たしても良い。このようにすることにより、第1基板62が、図9における左右何れかの端で第2基板65と接触することによって、第1基板62の振動を阻害してしまうというリスクを防止できる。   In FIG. 9, the void in the region 66 where the void exists is depicted as a hollow state, but all or part of the void may be filled with an elastic body. By doing in this way, the risk that the 1st board | substrate 62 will inhibit the vibration of the 1st board | substrate 62 by contacting the 2nd board | substrate 65 in the left or right edge in FIG. 9 can be prevented.

尚、上記各実施の形態においては、上記圧電素子として圧電ケーブル3,13,23,33,43,53,63を用いたが、圧電フィルムに置き換えても差し支えない。但し、圧電ケーブルの方が、圧電フィルムよりも「伸び」および「折れ」による圧電効果がより顕著であり、比較的安価であることから、望ましい。   In each of the above embodiments, the piezoelectric cables 3, 13, 23, 33, 43, 53, and 63 are used as the piezoelectric elements. However, they may be replaced with piezoelectric films. However, the piezoelectric cable is preferable because the piezoelectric effect due to “elongation” and “break” is more remarkable than the piezoelectric film, and is relatively inexpensive.

また、上記各実施の形態においては、上記圧電ケーブル3,13,23,33,43,53,63は、基板2,12または第1基板22,32,42,52,62に両面テープで接続されて一体に形成されている。しかしながら、接着剤等による接着で一体に形成しても一向に構わない。   In the above embodiments, the piezoelectric cables 3, 13, 23, 33, 43, 53, 63 are connected to the substrates 2, 12 or the first substrates 22, 32, 42, 52, 62 with double-sided tape. And are integrally formed. However, it does not matter if it is integrally formed by bonding with an adhesive or the like.

また、上記各実施の形態においては、上記空隙が存在する領域5,15,26,37,46,56,66,66の中の空隙は、圧電ケーブル3,13,23,33,43,53,63を横切って全幅に亘って設けられている。つまり、図1(b),図2(b),図5(b),図6(b),図7(b),図8(b),図9(b)に描かれている基板2,12,22,32,42,52,62の図中下端から上端に向かって貫通している。しかしながら、この発明は、これに限定されるものではなく、基板2,12,22,32,42,52,62の上記図中上端または/および下端の全体または一部に、スペーサーを設けて、上記空隙の端の全体または一部も塞いでも良い。   In each of the above embodiments, the voids in the regions 5, 15, 26, 37, 46, 56, 66, 66 where the voids exist are the piezoelectric cables 3, 13, 23, 33, 43, 53. , 63 across the entire width. That is, the substrate 2 depicted in FIGS. 1 (b), 2 (b), 5 (b), 6 (b), 7 (b), 8 (b), and 9 (b). , 12, 22, 32, 42, 52, 62 penetrate from the lower end to the upper end in the figure. However, the present invention is not limited to this, and a spacer is provided on the whole or a part of the upper end or / and the lower end of the substrate 2, 12, 22, 32, 42, 52, 62 in the above figure, The whole or part of the end of the gap may be closed.

また、上記各実施の形態においては、上記スペーサー4,14,24,34,44,54,64は、図1(b),図2(b),図5(b),図6(b),図7(b),図8(b),図9(b)における基板2,12,22,32,42,52,62の図中下端から上端まで存在している。しかしながら、この発明は、これに限定されるものではなく、基板2,12,22,32,42,52,62の上記図中の右辺および左辺の一部にスペーサー4,14,24,34,44,54,64を設けても差し支えない。要は、上記圧電素子が、上記スペーサーのある領域とない領域との両方に亘って配置されているか、または、上記スペーサーから水平方向への距離が上記x0以内の領域とそれ以外の領域との両方に亘って配置されて入ればよいのである。 In each of the above embodiments, the spacers 4, 14, 24, 34, 44, 54, and 64 are the same as those shown in FIGS. 1 (b), 2 (b), 5 (b), and 6 (b). 7B, FIG. 8B, and FIG. 9B, the substrates 2, 12, 22, 32, 42, 52, and 62 exist from the lower end to the upper end in the figure. However, the present invention is not limited to this, and spacers 4, 14, 24, 34, are provided on a part of the right side and the left side of the substrate 2, 12, 22, 32, 42, 52, 62 in the above figure. 44, 54 and 64 may be provided. In short, the piezoelectric element is arranged over both the region with and without the spacer, or the distance in the horizontal direction from the spacer within the x 0 and the other regions. It suffices if it is arranged over both of the above.

また、上記各実施の形態においては、上記スペーサー4,14,24,34,44,54,64は、基板2,12と第1基板22,32,42,52,62と第2基板25,35,45,55,65とは別体に構成されている。しかしながら、この発明は、これに限定されるものではなく、基板2,12および第1基板22,32,42,52,62と、または、第2基板25,35,45,55,65と一体に構成しても良い。   Further, in each of the above embodiments, the spacers 4, 14, 24, 34, 44, 54, 64 are the substrates 2, 12, the first substrates 22, 32, 42, 52, 62 and the second substrates 25, It is comprised separately from 35, 45, 55, 65. However, the present invention is not limited to this, and is integrated with the substrate 2, 12 and the first substrate 22, 32, 42, 52, 62 or the second substrate 25, 35, 45, 55, 65. You may comprise.

・第8実施の形態
以下、上記圧電ケーブルや圧電フィルムで成る圧電素子による検出値の温度補正に関する実施の形態について説明する。
Eighth Embodiment Hereinafter, an embodiment relating to temperature correction of a detection value by the piezoelectric element made of the piezoelectric cable or the piezoelectric film will be described.

図10は、本実施の形態の生体情報検知マットにおける模式図である。尚、図10(a)は平面図であり、図10(b)は断面図である。但し、図10(b)は、図10(a)におけるH‐H’矢視断面図である。   FIG. 10 is a schematic diagram of the biological information detection mat according to the present embodiment. 10A is a plan view, and FIG. 10B is a cross-sectional view. However, FIG. 10B is a cross-sectional view taken along the line H-H ′ in FIG.

本生体情報検知マット71は、下地板としての基板72に一体的に圧電素子73が固定されており、圧電素子73の発生信号は圧電素子リード線74で外部に取り出される。図示しないが、圧電素子リード線74は2本で構成されており、そのうちの一方は圧電素子73の陽極側に、他方は陰極側に電気的に接続されている。また、圧電素子73に熱的に接続され、且つ基板72に一体的に固定された測温部75が配置されており、測温部75の発生信号は測温部リード線76で外部に取り出される。図示しないが、測温部リード線76は2本で構成されており、そのうちの一方は測温部75の陽極側に、他方は陰極側に電気的に接続されている。   In this biological information detection mat 71, a piezoelectric element 73 is integrally fixed to a substrate 72 as a base plate, and a signal generated by the piezoelectric element 73 is taken out to the outside through a piezoelectric element lead wire 74. Although not shown, the piezoelectric element lead wire 74 is composed of two wires, one of which is electrically connected to the anode side of the piezoelectric element 73 and the other is electrically connected to the cathode side. Further, a temperature measuring unit 75 that is thermally connected to the piezoelectric element 73 and integrally fixed to the substrate 72 is disposed, and a signal generated by the temperature measuring unit 75 is taken out to the outside by a temperature measuring unit lead wire 76. It is. Although not shown, the temperature measuring part lead wire 76 is composed of two wires, one of which is electrically connected to the anode side of the temperature measuring part 75 and the other is electrically connected to the cathode side.

上記測温部75は、比較的狭い範囲を高精度で測定でき、且つベッドの布団内に配置されることから小型であることが望ましく、具体的には熱電対,サーミスタ,サーモパイル等で構成される。   The temperature measuring unit 75 can measure a relatively narrow range with high accuracy and is preferably placed in a bed futon, so it is preferably small, and specifically includes a thermocouple, a thermistor, a thermopile, and the like. The

上記圧電素子73および測温部75は、基板72に固定されている。さらに、基板72における圧電素子73および測温部75の固定面に緩衝材77が取り付けられて、基板72と緩衝材77とで圧電素子73および測温部75を挟んでいる。   The piezoelectric element 73 and the temperature measuring unit 75 are fixed to the substrate 72. Further, a buffer material 77 is attached to the fixed surface of the substrate 72 between the piezoelectric element 73 and the temperature measuring unit 75, and the substrate 72 and the buffer material 77 sandwich the piezoelectric element 73 and the temperature measuring unit 75.

図11は、本生体情報検知マット71を用いた睡眠センシングシステムのブロック図である。図11において、圧電素子73の温度を測温するための測温部75が、圧電素子73に熱的に接続されるように配置されている。圧電素子73から出力された体動信号は電圧計測部78で計測される。電圧計測部78は、具体的にはA/D変換器で構成される。また、測温部75から出力された温度信号は温度計測部79によって計測される。温度計測部79は、具体的にはA/D変換器で構成される。   FIG. 11 is a block diagram of a sleep sensing system using the present biological information detection mat 71. In FIG. 11, a temperature measuring unit 75 for measuring the temperature of the piezoelectric element 73 is disposed so as to be thermally connected to the piezoelectric element 73. The body motion signal output from the piezoelectric element 73 is measured by the voltage measuring unit 78. Specifically, the voltage measuring unit 78 is composed of an A / D converter. The temperature signal output from the temperature measuring unit 75 is measured by the temperature measuring unit 79. The temperature measurement unit 79 is specifically composed of an A / D converter.

さらに、上記温度計測部79によって得られた温度データに基づいて、時間微分算出部80によって計測温度の時間微分値が算出される。この計測温度の時間微分値に基づいて補正値算出部81によって補正値が算出され、この算出された補正値が、加算部82によって電圧計測部78からの信号電圧データに加算される。こうして、体動を表す信号電圧値における温度による影響が補正される。補正された信号電圧値に基づいて、体動頻度算出部83によって体動頻度が算出され、上記算出された体動頻度に基づいて睡眠段階算出部84によって睡眠段階が算出される。そして、上記算出された睡眠段階が、表示部85によってユーザーに伝達される。   Further, based on the temperature data obtained by the temperature measuring unit 79, the time differential calculating unit 80 calculates a time differential value of the measured temperature. A correction value is calculated by the correction value calculation unit 81 based on the time differential value of the measured temperature, and the calculated correction value is added to the signal voltage data from the voltage measurement unit 78 by the addition unit. In this way, the influence of temperature on the signal voltage value representing body movement is corrected. Based on the corrected signal voltage value, the body motion frequency calculating unit 83 calculates the body motion frequency, and based on the calculated body motion frequency, the sleep stage calculating unit 84 calculates the sleep stage. Then, the calculated sleep stage is transmitted to the user by the display unit 85.

すなわち、本実施の形態においては、上記体動センサーを、生体情報検知マット71,電圧計測部78,温度計測部79,時間微分算出部80,補正値算出部81,加算部82および体動頻度算出部83で構成している。また、そのうちの時間微分算出部80,補正値算出部81および加算部82で、上記温度補正部を構成している。また、体動頻度算出部83は、上記体動判定部の一例である。   That is, in the present embodiment, the body motion sensor includes the biological information detection mat 71, the voltage measurement unit 78, the temperature measurement unit 79, the time differentiation calculation unit 80, the correction value calculation unit 81, the addition unit 82, and the body motion frequency. The calculation unit 83 is used. Of these, the time differential calculation unit 80, the correction value calculation unit 81, and the addition unit 82 constitute the temperature correction unit. The body motion frequency calculation unit 83 is an example of the body motion determination unit.

図12は、図11に示すブロック図における補正値を算出する方法の説明図である。図12(a)における曲線86は、図11における圧電素子73を、時刻t0にホットプレート等の加熱手段に接触させて加熱した際の、測温部75によって測定された温度の時間変化をプロットしたものである。また、曲線87は、温度の時間による1次微分をプロットしたものである。ここで、上記加熱手段は、十分に温度を安定させた状態で生体情報検知マット71の加熱を開始させている。図12(a)において、1次微分のピークが加熱開始時刻tよりも遅れるのは、上記加熱手段による温度の影響が測温部75まで伝達するのに時間が掛かるためであり、遅延時間は数秒程度である。 FIG. 12 is an explanatory diagram of a method for calculating a correction value in the block diagram shown in FIG. A curve 86 in FIG. 12A shows a time change of the temperature measured by the temperature measuring unit 75 when the piezoelectric element 73 in FIG. 11 is heated by being brought into contact with a heating means such as a hot plate at time t 0. It is a plot. Curve 87 is a plot of the first derivative with respect to temperature. Here, the heating means starts heating the biological information detection mat 71 in a state where the temperature is sufficiently stabilized. In FIG. 12A, the reason why the peak of the first derivative is delayed from the heating start time t 0 is that it takes time to transmit the influence of the temperature by the heating means to the temperature measuring unit 75, and the delay time. Is a few seconds.

また、図12(b)は、図12(a)に示す温度変化によって圧電素子73に発生する信号電圧の時間変化をプロットしたものである。温度変化によって信号電圧が変化するのは、温度変化によって、圧電素子73の材料が熱膨張または熱収縮して変形するためである。   FIG. 12 (b) is a plot of the time change of the signal voltage generated in the piezoelectric element 73 due to the temperature change shown in FIG. 12 (a). The signal voltage changes due to the temperature change because the material of the piezoelectric element 73 is deformed by thermal expansion or thermal contraction due to the temperature change.

また、図12(c)は、温度の時間微分値を横軸に、圧電素子73からの信号電圧値(圧電素子信号電圧値)を縦軸にとり、プロットしたものである。この場合、両者は明確な相関を示すので最小二乗法によって両者の線形近似を行い、その近似直線の傾きを求める。こうして求められた上記「傾き」または上記傾きを用いた補正値算出式「傾き×温度の時間微分値×(−1)」を、補正値算出部81に格納しておく。そして、補正値算出部81は、上記「傾き」または上記「補正値算出式」を用いて補正値を算出するのである。   FIG. 12C is a plot in which the time differential value of temperature is plotted on the horizontal axis and the signal voltage value from the piezoelectric element 73 (piezoelectric element signal voltage value) is plotted on the vertical axis. In this case, since both show a clear correlation, linear approximation of both is performed by the least square method, and the slope of the approximate straight line is obtained. The “inclination” thus obtained or the correction value calculation formula “inclination × time differential value of temperature × (−1)” using the inclination is stored in the correction value calculation unit 81. Then, the correction value calculation unit 81 calculates the correction value using the “tilt” or the “correction value calculation formula”.

上記加算部82によって、上記補正値を圧電素子73からの信号電圧に加えることによって、温度による圧電素子73の信号電圧への影響をキャンセルすることができるのである。   By adding the correction value to the signal voltage from the piezoelectric element 73 by the adder 82, the influence of the temperature on the signal voltage of the piezoelectric element 73 can be canceled.

尚、上記図12(a)〜図12(c)で説明した上記線形近似および上記「傾き」の算出は、本睡眠センシングシステムによって行ってもよいし、他の装置で行った結果を本睡眠センシングシステムの補正値算出部81に格納してもよい。   Note that the linear approximation and the calculation of the “tilt” described in FIGS. 12 (a) to 12 (c) may be performed by the sleep sensing system, or the results of the other devices may be used. You may store in the correction value calculation part 81 of a sensing system.

ここで、温度変化によって圧電素子73の信号電圧が上述のような振る舞いを示す理由について述べる。圧電素子73は、温度の増減によって熱膨張あるいは熱収縮し、分極電圧が発生する。圧電素子73に発生した電圧は、圧電素子73の陽極および陰極に並列に接続された負荷または電圧計測部78に通電することによって「0」に近付くため、温度が緩やかに変化した場合には圧電素子73の発生電圧に影響しない。ところが、温度が急激に変化した場合は、上記通電が上記変化に追随できずに圧電素子73の発生電圧に影響を及ぼすことになる。この影響の度合いは温度の時間微分に比例するため、この比例定数(上記「傾き」)を予め求めて補正値算出部81に格納しておき、上記比例定数に温度の時間微分を乗じた値を圧電素子73の信号強度から差し引く、または、閾値に加えることによって、温度による影響を補正する効果を奏することができるのである。   Here, the reason why the signal voltage of the piezoelectric element 73 exhibits the above-described behavior due to temperature change will be described. The piezoelectric element 73 is thermally expanded or contracted by increasing or decreasing the temperature, and a polarization voltage is generated. The voltage generated in the piezoelectric element 73 approaches “0” by energizing the load or the voltage measuring unit 78 connected in parallel to the anode and the cathode of the piezoelectric element 73. The generated voltage of the element 73 is not affected. However, when the temperature changes rapidly, the energization cannot follow the change and affects the generated voltage of the piezoelectric element 73. Since the degree of this effect is proportional to the time derivative of temperature, the proportional constant (the “slope”) is obtained in advance and stored in the correction value calculation unit 81, and the value obtained by multiplying the proportional constant by the time derivative of temperature. Is subtracted from the signal intensity of the piezoelectric element 73 or added to the threshold value, the effect of correcting the influence of temperature can be obtained.

尚、図12(c)に示す線形近似は、基本的には原点を通る線形近似となる場合が多い。しかしながら、状況によっては、線形近似ではなく、多項式近似や、指数近似や、対数近似や、累乗近似を取っても差し支えない。その場合、(ある温度微分量に対する近似式の値)×(−1)が補正値となる。   Note that the linear approximation shown in FIG. 12C is basically a linear approximation passing through the origin in many cases. However, depending on the situation, instead of linear approximation, polynomial approximation, exponential approximation, logarithmic approximation, or power approximation may be used. In that case, (the value of the approximate expression for a certain temperature differential amount) × (−1) is the correction value.

尚、図12(c)においては、温度上昇に対して上記圧電素子信号電圧値が増加する方向に変化しているが、逆に減少する方向に変化する場合もあり得る。これは、熱膨張による圧電素子材料の変形する方向が、圧電素子73の形態によって異なるためであり、圧電素子73の周囲の環境にも左右されるため、素子毎に異なるのが一般的である。   In FIG. 12C, the piezoelectric element signal voltage value changes in the direction of increasing with respect to the temperature rise, but conversely, it may change in the decreasing direction. This is because the direction in which the piezoelectric element material deforms due to thermal expansion varies depending on the form of the piezoelectric element 73, and depends on the environment around the piezoelectric element 73, and therefore generally varies from element to element. .

したがって、本実施の形態における製品(生体情報検知マット71)の出荷前に、各測温部75の位置毎に、上述の方法によって近似式を求めて格納しておくことが望ましい。ユーザーが使用する際は、近似式を求めるプロセスは不要であり、温度の微分値から上記予め求められている近似式を用いて補正値を算出し、補正を行うことになる。   Therefore, before shipping the product (biological information detection mat 71) in the present embodiment, it is desirable to obtain and store an approximate expression for each position of each temperature measuring unit 75 by the above-described method. When the user uses it, the process of obtaining the approximate expression is not necessary, and the correction value is calculated from the differential value of the temperature using the approximate expression obtained in advance, and the correction is performed.

図13は、本生体情報検知マット71における温度補正による効果を説明するための図である。図13(a)および図13(b)は、共に、生体情報検知マット71上にユーザーが寝て、圧電素子73上に乗り上げるように寝返りを行った状態での圧電素子73からの信号電圧である「圧電素子信号電圧」の時間変化をプロットしたものである。尚、図13(a)は補正前、図13(b)は補正後の圧電素子信号電圧である。   FIG. 13 is a diagram for explaining the effect of temperature correction in the biometric information detection mat 71. 13 (a) and 13 (b) are signal voltages from the piezoelectric element 73 in a state where the user lies on the biological information detection mat 71 and turns over so as to ride on the piezoelectric element 73. FIG. This is a plot of a time change of a certain “piezoelectric element signal voltage”. 13A shows the piezoelectric element signal voltage before correction, and FIG. 13B shows the corrected piezoelectric element signal voltage.

図13(a)に示すように、補正前においては、体動によって信号電圧が発生した数秒後に、体温による温度上昇によって信号電圧の変化が表れており、恰も2度体動が発生したかのように見えている。しかしながら、図13(b)によれば、上記補正によって、温度上昇による信号電圧の変化がキャンセルされて、体動による信号電圧のみが発生しているのが分かる。したがって、体動頻度算出部83では、圧電素子信号電圧が上側閾値を超えた回数である体動頻度が1回と正しく算出されるのである。このことは、本実施の形態による効果に他ならない。   As shown in FIG. 13 (a), before the correction, the signal voltage changes due to the temperature rise due to body temperature several seconds after the signal voltage is generated by the body movement, and whether the body movement has occurred twice. Looks like. However, according to FIG. 13B, it can be seen that the signal voltage change due to the temperature rise is canceled by the correction, and only the signal voltage due to body movement is generated. Therefore, the body motion frequency calculation unit 83 correctly calculates the body motion frequency, which is the number of times that the piezoelectric element signal voltage has exceeded the upper threshold value, as one time. This is nothing but the effect of the present embodiment.

ユーザーが上記生体情報検知マット71を使用している場合に、ユーザーが寝返りを打って生体情報検知マット71の外に移動してしまうと体動を検知できなくなってしまう。そこで、基板72は、ある程度の大きさを有していることが望ましい。例えば縦(人間の身長方向)は20cm〜40cm程度であり、横(人間の左右方向)は20cm〜80cm程度であることが望ましい。   When the user is using the biological information detection mat 71, if the user turns over and moves out of the biological information detection mat 71, the body movement cannot be detected. Therefore, it is desirable that the substrate 72 has a certain size. For example, it is desirable that the vertical direction (human height direction) is about 20 cm to 40 cm, and the horizontal direction (human horizontal direction) is about 20 cm to 80 cm.

上記基板72は、可撓性があり、また薄いことが望ましい。そうすることにより、基板72に加えられた体動による外力を、圧電素子73が効率よく検出することができる。しかしながら、基板72が薄すぎると、圧電素子73のある位置とない位置とで同じ外力に対する発生信号の強度差が大きくなるため、基板72の厚さは少なくとも圧電素子73の大きさと同等以上あることが望ましい。具体的には、上記ABS樹脂や多胞性ポリエチレン等の素材を用い、厚みは1mm〜5mm程度が望ましい。   The substrate 72 is preferably flexible and thin. By doing so, the piezoelectric element 73 can efficiently detect the external force due to the body movement applied to the substrate 72. However, if the substrate 72 is too thin, the difference in the intensity of the generated signal with respect to the same external force between the position where the piezoelectric element 73 is located and the position where the piezoelectric element 73 is not present becomes large. Is desirable. Specifically, a material such as the ABS resin or multivesicular polyethylene is used, and the thickness is desirably about 1 mm to 5 mm.

上記緩衝材77は、柔らかく、また厚いことが望ましい。そうすることにより、体動時に外力によって基板72が大きく変形することができる。また、固いベッド上に生体情報検知マット71を配置した場合でも、体動を高感度に検知することが可能になる。しかしながら、緩衝材77が厚すぎると、ユーザーの安眠を阻害することになるので、適度な厚みにする必要がある。具体的には、ウレタンやゴムなどの素材を用い、厚みは5mm〜20mm程度が望ましい。   The buffer material 77 is preferably soft and thick. By doing so, the substrate 72 can be greatly deformed by an external force during body movement. Even when the biological information detection mat 71 is arranged on a hard bed, it is possible to detect body movement with high sensitivity. However, if the buffer material 77 is too thick, it will disturb the user's sleep, so it is necessary to make the thickness moderate. Specifically, a material such as urethane or rubber is used, and the thickness is preferably about 5 mm to 20 mm.

・第9実施の形態
本実施の形態は、上記第8実施の形態の場合と同様の生体情報検知マット71を用いた睡眠センシングシステムにおいて、温度変化による補正値を体動判定用の閾値に直接作用させるものに関する。
Ninth Embodiment In this embodiment, in a sleep sensing system using the same biological information detection mat 71 as in the eighth embodiment, a correction value due to temperature change is directly used as a threshold for body movement determination. It relates to what works.

図14に、本実施の形態における睡眠センシングシステムのブロック図を示す。図14において、生体情報検知マット71,電圧計測部78,温度計測部79,時間微分算出部80,補正値算出部81,睡眠段階算出部84および表示部85は、上記第8実施の形態における生体情報検知マット71,電圧計測部78,温度計測部79,時間微分算出部80,補正値算出部81,睡眠段階算出部84および表示部85と全く同様であり、上記第8実施の形態の場合と同じ番号を付して説明は省略する。   FIG. 14 shows a block diagram of the sleep sensing system in the present embodiment. In FIG. 14, the biological information detection mat 71, voltage measurement unit 78, temperature measurement unit 79, time differential calculation unit 80, correction value calculation unit 81, sleep stage calculation unit 84, and display unit 85 are the same as those in the eighth embodiment. The biological information detection mat 71, the voltage measurement unit 78, the temperature measurement unit 79, the time differentiation calculation unit 80, the correction value calculation unit 81, the sleep stage calculation unit 84, and the display unit 85 are exactly the same as in the eighth embodiment. The same reference numerals are used as in the case, and the description is omitted.

本実施の形態において、上記補正値算出部81で算出された補正値は、体動頻度算出部91に送出される。そうすると、体動頻度算出部91では、体動判定に用いる上側閾値および下側閾値に、上記補正値が加算される。そして、体動頻度算出部91では、図15に示すように、補正後の上側閾値および補正後の下側閾値に基づいて、体動頻度が算出される。こうすることによって、体動によって信号電圧が発生した数秒後に温度上昇によって現れた信号電圧の変化は、補正後の上側閾値を下回り、体動頻度は1回と正しく算出されるのである。   In the present embodiment, the correction value calculated by the correction value calculation unit 81 is sent to the body movement frequency calculation unit 91. Then, the body motion frequency calculation unit 91 adds the correction value to the upper threshold and the lower threshold used for body motion determination. Then, as shown in FIG. 15, the body motion frequency calculation unit 91 calculates the body motion frequency based on the corrected upper threshold value and the corrected lower threshold value. By doing so, the change in the signal voltage that appears due to the temperature rise several seconds after the signal voltage is generated by the body movement falls below the corrected upper threshold, and the body movement frequency is correctly calculated as one time.

すなわち、本実施の形態においては、上記体動センサーを、生体情報検知マット71,電圧計測部78,温度計測部79,時間微分算出部80,補正値算出部81および体動頻度算出部91で構成している。また、そのうちの時間微分算出部80,補正値算出部81および体動頻度算出部91で、上記温度補正部を構成している。また、体動頻度算出部91は、上記体動判定部の一例である。   That is, in the present embodiment, the body motion sensor is composed of the biological information detection mat 71, the voltage measurement unit 78, the temperature measurement unit 79, the time differentiation calculation unit 80, the correction value calculation unit 81, and the body motion frequency calculation unit 91. It is composed. Of these, the temperature differential calculation unit 80, the correction value calculation unit 81, and the body motion frequency calculation unit 91 constitute the temperature correction unit. The body motion frequency calculation unit 91 is an example of the body motion determination unit.

・第10実施の形態
本実施の形態は、上記圧電素子として圧電フィルムを用いた体動センサーに関する。
Tenth Embodiment The present embodiment relates to a body motion sensor using a piezoelectric film as the piezoelectric element.

図16は、本実施の形態の生体情報検知マットにおける模式図である。尚、図16(a)は平面図であり、図16(b)は断面図である。但し、図16(b)は、図16(a)におけるI‐I’矢視断面図である。   FIG. 16 is a schematic diagram of the biological information detection mat according to the present embodiment. 16A is a plan view, and FIG. 16B is a cross-sectional view. However, FIG. 16B is a cross-sectional view taken along the line I-I ′ in FIG.

本生体情報検知マット101は、下地板としての基板102に一体的に圧電フィルム103が固定されており、圧電フィルム103の発生信号は圧電フィルムリード線104で外部に取り出される。図示しないが、圧電フィルムリード線104は2本で構成されており、そのうちの一方は圧電フィルム103の陽極側に、他方は陰極側に電気的に接続されている。また、圧電フィルム103に熱的に接続され、且つ基板102に一体的に固定された測温部105が複数配置されており、各測温部105の発生信号は複数の測温部リード線106で外部に取り出される。図示しないが、各測温部リード線106は1個の測温部105につき2本で構成されており、そのうちの一方は測温部105の陽極側に、他方は陰極側に電気的に接続されている。   In the biometric information detection mat 101, a piezoelectric film 103 is integrally fixed to a substrate 102 as a base plate, and a signal generated from the piezoelectric film 103 is extracted to the outside through a piezoelectric film lead wire 104. Although not shown, the piezoelectric film lead wire 104 is composed of two wires, one of which is electrically connected to the anode side of the piezoelectric film 103 and the other is electrically connected to the cathode side. In addition, a plurality of temperature measuring sections 105 that are thermally connected to the piezoelectric film 103 and integrally fixed to the substrate 102 are arranged, and a signal generated by each temperature measuring section 105 is a plurality of temperature measuring section lead wires 106. Is taken out. Although not shown, each temperature measuring unit lead wire 106 is composed of two wires per one temperature measuring unit 105, one of which is electrically connected to the anode side of the temperature measuring unit 105 and the other is electrically connected to the cathode side. Has been.

上記測温部105は、具体的には熱電対,サーミスタ,サーモパイル等で構成される。ここで、測温部105は、圧電フィルム103における図16(a)中水平方向の中心線より上側に配列された複数の測温部105aと、上記中心線上に配列された複数の測温部105bと、上記中心線より下側に配列された複数の測温部105cとで構成される。   Specifically, the temperature measuring unit 105 includes a thermocouple, a thermistor, a thermopile, and the like. Here, the temperature measuring unit 105 includes a plurality of temperature measuring units 105a arranged above the horizontal center line in FIG. 16A in the piezoelectric film 103, and a plurality of temperature measuring units arranged on the center line. 105b and a plurality of temperature measuring sections 105c arranged below the center line.

上記圧電フィルム103および上記測温部105は、基板102に固定されている。さらに、基板102における圧電フィルム103および測温部105の固定面に緩衝材107が取り付けられて、基板102と緩衝材107とで圧電フィルム103および測温部105を挟んでいる。   The piezoelectric film 103 and the temperature measuring unit 105 are fixed to the substrate 102. Further, a buffer material 107 is attached to a fixed surface of the substrate 102 between the piezoelectric film 103 and the temperature measuring unit 105, and the substrate 102 and the buffer material 107 sandwich the piezoelectric film 103 and the temperature measuring unit 105.

本実施の形態の生体情報検知マット101を用いた上記体動センサーおよび上記睡眠センシングシステムは、上記第8実施の形態において図11に示す体動センサーおよび睡眠センシングシステムのブロック図において、温度計測部79,時間微分算出部80,補正値算出部81および加算部82が複数の測温部105の夫々に対応して複数設けられること以外は、図11に示す体動センサーおよび睡眠センシングシステムのブロック図と同様であるので、説明は省略する。尚、複数の加算部82は、電圧計測部78の後段に直列に接続される。   The body motion sensor and the sleep sensing system using the biological information detection mat 101 of the present embodiment are the same as those in the block diagram of the body motion sensor and the sleep sensing system shown in FIG. 11 in the eighth embodiment. 79. Blocks of the body motion sensor and sleep sensing system shown in FIG. 11 except that a plurality of time differential calculation units 80, correction value calculation units 81, and addition units 82 are provided corresponding to each of the plurality of temperature measurement units 105. Since it is the same as that of the figure, the description is omitted. The plurality of addition units 82 are connected in series to the subsequent stage of the voltage measurement unit 78.

また、上記睡眠センシングシステムにおける補正値算出方法は、上記第8実施の形態の場合と基本的には同様である。すなわち、個々の測温部105毎にホットプレート等の加熱手段を接触させて加熱し、上記第8実施の形態において図12(a),図12(b)および図12(c)で説明したのと同様の過程を経て補正値を得る。そして、複数の測温部105によって求めた補正値を全て合計し、圧電フィルム103からの信号電圧データに加算することによって、体動を表す信号電圧値における温度による影響が補正されるのである。   The correction value calculation method in the sleep sensing system is basically the same as that in the eighth embodiment. That is, heating is performed by bringing heating means such as a hot plate into contact with each temperature measuring unit 105, and the eighth embodiment has been described with reference to FIGS. 12 (a), 12 (b), and 12 (c). The correction value is obtained through the same process as described above. Then, all the correction values obtained by the plurality of temperature measuring units 105 are summed and added to the signal voltage data from the piezoelectric film 103, whereby the influence of the temperature on the signal voltage value representing the body movement is corrected.

尚、上記測温部105は、圧電フィルム103上に乗っている人体の温度を検知するためのものである。そのために、測温部105a,測温部105bおよび測温部105cの配置間隔は、狭すぎる場合には、測温部105を多数個配置する必要があり、高コストとなるだけで無意味である。また、広すぎる場合には、温度の影響を見過ごす可能性があり、望ましくない。そこで、測温部105の間隔は、1cm〜20cm程度が望ましい。また、測温部105の配置は図16(a)の配置に限定されるものではなく、例えば仰向けに寝たユーザーの左右方向のみに間隔を空けて配置してもよい。   The temperature measuring unit 105 is for detecting the temperature of the human body riding on the piezoelectric film 103. Therefore, when the arrangement intervals of the temperature measuring unit 105a, the temperature measuring unit 105b, and the temperature measuring unit 105c are too narrow, it is necessary to arrange a large number of the temperature measuring units 105, which is meaningless only at high cost. is there. On the other hand, if it is too wide, the influence of temperature may be overlooked, which is undesirable. Therefore, the interval between the temperature measuring sections 105 is desirably about 1 cm to 20 cm. In addition, the arrangement of the temperature measuring unit 105 is not limited to the arrangement shown in FIG. 16A, and may be arranged, for example, at intervals only in the left-right direction of the user who lies on his back.

・第11実施の形態
本実施の形態は、上記圧電素子として圧電ケーブルを用いた体動センサーに関する。
Eleventh Embodiment This embodiment relates to a body motion sensor using a piezoelectric cable as the piezoelectric element.

図17は、本実施の形態の生体情報検知マットにおける模式図である。尚、図17(a)は平面図であり、図17(b)は断面図である。但し、図17(b)は、図17(a)におけるJ‐J’矢視断面図である。   FIG. 17 is a schematic diagram of the biological information detection mat according to the present embodiment. FIG. 17A is a plan view and FIG. 17B is a cross-sectional view. However, FIG. 17B is a cross-sectional view taken along the line J-J ′ in FIG.

本生体情報検知マット111は、下地板としての基板112に一体的に圧電ケーブル113が固定されており、圧電ケーブル113の発生信号は圧電ケーブルリード線114で外部に取り出される。図示しないが、圧電ケーブルリード線114は2本で構成されており、そのうちの一方は圧電ケーブル113の陽極側に、他方は陰極側に電気的に接続されている。ここで、圧電ケーブル113は、基板112の外周部に沿って矩形状に配設されている。   In this biological information detection mat 111, a piezoelectric cable 113 is integrally fixed to a substrate 112 as a base plate, and a signal generated by the piezoelectric cable 113 is taken out by a piezoelectric cable lead wire 114. Although not shown, the piezoelectric cable lead wire 114 is composed of two wires, one of which is electrically connected to the anode side of the piezoelectric cable 113 and the other to the cathode side. Here, the piezoelectric cable 113 is disposed in a rectangular shape along the outer periphery of the substrate 112.

また、上記圧電ケーブル113に熱的に接続され、且つ基板112に一体的に固定された測温部115が複数配置されており、各測温部115の発生信号は複数の測温部リード線116で外部に取り出される。図示しないが、各測温部リード線116は1個の測温部115につき2本で構成されており、そのうちの一方は測温部115の陽極側に、他方は陰極側に電気的に接続されている。   In addition, a plurality of temperature measuring sections 115 that are thermally connected to the piezoelectric cable 113 and integrally fixed to the substrate 112 are arranged, and a signal generated by each temperature measuring section 115 is a plurality of temperature measuring section lead wires. At 116, it is taken out. Although not shown, each temperature measuring unit lead 116 is composed of two wires for each temperature measuring unit 115, one of which is electrically connected to the anode side of the temperature measuring unit 115 and the other is electrically connected to the cathode side. Has been.

上記測温部115は、具体的には熱電対,サーミスタ,サーモパイル等で構成される。ここで、測温部115は、圧電ケーブル113における図17(a)中水平方向の中心線より上側に配列された複数の測温部115aと、上記中心線上に配列された複数の測温部115bと、上記中心線より下側に配列された複数の測温部115cとで構成される。   Specifically, the temperature measuring unit 115 includes a thermocouple, a thermistor, a thermopile, and the like. Here, the temperature measuring unit 115 includes a plurality of temperature measuring units 115a arranged above the center line in the horizontal direction in FIG. 17A in the piezoelectric cable 113, and a plurality of temperature measuring units arranged on the center line. 115b and a plurality of temperature measuring sections 115c arranged below the center line.

上記圧電ケーブル113および上記測温部115は、基板112に固定されている。さらに、基板112における圧電ケーブル113および測温部115の固定面に緩衝材117が取り付けられて、基板112と緩衝材117とで圧電ケーブル113および測温部115を挟んでいる。   The piezoelectric cable 113 and the temperature measuring unit 115 are fixed to the substrate 112. Further, a buffer material 117 is attached to a fixed surface of the substrate 112 on the piezoelectric cable 113 and the temperature measuring unit 115, and the piezoelectric cable 113 and the temperature measuring unit 115 are sandwiched between the substrate 112 and the buffer material 117.

本実施の形態の生体情報検知マット111を用いた上記体動センサーおよび上記睡眠センシングシステムは、上記第8実施の形態において図11に示す体動センサーおよび睡眠センシングシステムのブロック図において、温度計測部79,時間微分算出部80,補正値算出部81および加算部82が複数の測温部115の夫々に対応して複数設けられること以外は、図11に示す体動センサーおよび睡眠センシングシステムのブロック図と同様であるので、説明は省略する。尚、複数の加算部82は、電圧計測部78の後段に直列に接続される。   The body motion sensor and the sleep sensing system using the biological information detection mat 111 of the present embodiment are the same as those in the block diagram of the body motion sensor and the sleep sensing system shown in FIG. 11 in the eighth embodiment. 79. Blocks of the body motion sensor and sleep sensing system shown in FIG. 11 except that a plurality of time differential calculation units 80, correction value calculation units 81, and addition units 82 are provided corresponding to each of the plurality of temperature measurement units 115. Since it is the same as that of the figure, the description is omitted. The plurality of addition units 82 are connected in series to the subsequent stage of the voltage measurement unit 78.

また、上記睡眠センシングシステムにおける補正値算出方法は、上記第8実施の形態の場合と基本的には同様である。すなわち、個々の測温部115毎にホットプレート等の加熱手段を接触させて加熱し、上記第8実施の形態において図12(a),図12(b)および図12(c)で説明したのと同様の過程を経て補正値を得る。そして、複数の測温部115によって求めた補正値を全て合計し、圧電ケーブル113からの信号電圧データに加算することによって、体動を表す信号電圧値における温度による影響が補正されるのである。   The correction value calculation method in the sleep sensing system is basically the same as that in the eighth embodiment. That is, heating is performed by bringing heating means such as a hot plate into contact with each individual temperature measuring unit 115, and in the eighth embodiment described with reference to FIGS. 12 (a), 12 (b), and 12 (c). The correction value is obtained through the same process as described above. Then, all the correction values obtained by the plurality of temperature measuring units 115 are summed and added to the signal voltage data from the piezoelectric cable 113, whereby the influence of the temperature on the signal voltage value representing the body movement is corrected.

・第12実施の形態
本実施の形態は、上記圧電素子の温度の時間微分値と圧電素子の信号電圧値との相関式を算出するための加熱部を有する体動センサーに関する。
Twelfth Embodiment The present embodiment relates to a body motion sensor having a heating unit for calculating a correlation equation between the time differential value of the temperature of the piezoelectric element and the signal voltage value of the piezoelectric element.

図18は、本実施の形態の生体情報検知マットにおける模式図である。尚、図18(a)は平面図であり、図18(b)は断面図である。但し、図18(b)は、図18(a)におけるK‐K’矢視断面図である。   FIG. 18 is a schematic diagram of the biological information detection mat according to the present embodiment. 18A is a plan view, and FIG. 18B is a cross-sectional view. However, FIG. 18B is a cross-sectional view taken along the line K-K ′ in FIG.

本生体情報検知マット121は、下地板としての基板122に一体的に圧電素子123が固定されており、圧電素子123の発生信号は圧電素子リード線124で外部に取り出される。図示しないが、圧電素子リード線124は2本で構成されており、そのうちの一方は圧電素子123の陽極側に、他方は陰極側に電気的に接続されている。また、圧電素子123に熱的に接続され、且つ基板122に一体的に固定された測温部125が配置されており、測温部125の発生信号は測温部リード線126で外部に取り出される。図示しないが、測温部リード線126は2本で構成されており、そのうちの一方は測温部125の陽極側に、他方は陰極側に電気的に接続されている。   In this biological information detection mat 121, a piezoelectric element 123 is integrally fixed to a substrate 122 as a base plate, and a signal generated from the piezoelectric element 123 is taken out by a piezoelectric element lead wire 124. Although not shown, the piezoelectric element lead 124 is composed of two wires, one of which is electrically connected to the anode side of the piezoelectric element 123 and the other is electrically connected to the cathode side. Further, a temperature measuring unit 125 that is thermally connected to the piezoelectric element 123 and integrally fixed to the substrate 122 is disposed, and a signal generated by the temperature measuring unit 125 is taken out to the outside by a temperature measuring unit lead 126. It is. Although not shown, the temperature measuring unit lead wire 126 is composed of two wires, one of which is electrically connected to the anode side of the temperature measuring unit 125 and the other is electrically connected to the cathode side.

上記測温部125は、比較的狭い範囲を高精度で測定でき、且つベッドの布団内に配置されることから小型であることが望ましく、具体的には熱電対,サーミスタ,サーモパイル等で構成される。さらに、圧電素子123および測温部125と熱的に接続され、且つ基板122に一体的に固定された加熱部127が、圧電素子123および測温部125の周囲を取り囲むように配置されている。加熱部127への電力は、加熱部リード線128を介して外部から供給される。   The temperature measuring unit 125 is preferably small because it can measure a relatively narrow range with high accuracy and is placed in the bed futon. Specifically, the temperature measuring unit 125 includes a thermocouple, a thermistor, a thermopile, and the like. The Further, a heating unit 127 that is thermally connected to the piezoelectric element 123 and the temperature measuring unit 125 and is integrally fixed to the substrate 122 is disposed so as to surround the piezoelectric element 123 and the temperature measuring unit 125. . Electric power to the heating unit 127 is supplied from the outside through the heating unit lead wire 128.

上記圧電素子123,測温部125および加熱部127は、基板122に固定されている。さらに、基板122における圧電素子123,測温部125および加熱部127の固定面に緩衝材129が取り付けられて、基板122と緩衝材129とで圧電素子123,測温部125および加熱部127を挟んでいる。   The piezoelectric element 123, the temperature measuring unit 125, and the heating unit 127 are fixed to the substrate 122. Further, a buffer material 129 is attached to the fixed surfaces of the piezoelectric element 123, the temperature measuring unit 125, and the heating unit 127 on the substrate 122, and the piezoelectric element 123, the temperature measuring unit 125, and the heating unit 127 are connected by the substrate 122 and the buffer material 129. It is sandwiched.

本実施の形態における生体情報検知マット121においては、基板122に固定された加熱部127を備えている。したがって、温度の時間微分値と信号電圧値との線形近似を行う場合に、圧電素子123を外部から加熱するための加熱手段を必要とはせず、ユーザーの使用環境下における測温部125において、温度の時間微分値と圧電素子123からの信号電圧値との相関式を算出することができる。   The biological information detection mat 121 in the present embodiment includes a heating unit 127 fixed to the substrate 122. Therefore, when performing linear approximation between the time differential value of the temperature and the signal voltage value, the heating means for heating the piezoelectric element 123 from the outside is not required, and the temperature measuring unit 125 in the user's usage environment The correlation equation between the time differential value of temperature and the signal voltage value from the piezoelectric element 123 can be calculated.

以上のことより、本実施の形態によれば、上記体動センサー毎の製造ばらつきや使用環境の影響を防止し、より高精度に温度の影響をキャンセルする補正を行うことが可能になる。   As described above, according to the present embodiment, it is possible to prevent the influence of the manufacturing variation and the use environment for each body motion sensor, and to perform the correction for canceling the influence of the temperature with higher accuracy.

ここで、本実施の形態における上記生体情報検知マット121を用いた上記体動センサーおよび上記睡眠センシングシステムの構成は、上記第8実施の形態において図11に示す体動センサーおよび睡眠センシングシステムの構成、または、上記第9実施の形態において図14に示す体動センサーおよび睡眠センシングシステムの構成と、基本的には同じである。   Here, the configuration of the body motion sensor and the sleep sensing system using the biological information detection mat 121 in the present embodiment is the configuration of the body motion sensor and the sleep sensing system shown in FIG. 11 in the eighth embodiment. Or in the said 9th Embodiment, it is fundamentally the same as the structure of the body movement sensor and sleep sensing system which are shown in FIG.

尚、上記第8実施の形態から上記第12実施の形態においては、基板72,102,112,122および緩衝材77,107,117,129を備えているが、上記基板や緩衝材は必ずしも必要ではなく、測温部75,105,115,125によって測定された温度の時間微分に定数を乗じた値に基づいて、圧電素子73,103,113,123からの信号電圧値または体動頻度検出時の閾値に補正を加える要件を満たせばよいのである。   In the eighth embodiment to the twelfth embodiment, the substrate 72, 102, 112, 122 and the buffer material 77, 107, 117, 129 are provided. However, the substrate and the buffer material are necessarily required. Instead, based on the value obtained by multiplying the time derivative of the temperature measured by the temperature measuring units 75, 105, 115, and 125 by a constant, the signal voltage value or body motion frequency detection from the piezoelectric elements 73, 103, 113, and 123 is detected. It is sufficient to satisfy the requirement to correct the threshold value of the hour.

また、上記第8実施の形態から上記第12実施の形態においては、測温部75,105,115,125は、圧電素子73,103,113,123と熱的に接続されていると記載している。これは、測温部75,105,115,125近傍の圧電素子73,103,113,123の温度を正確に測定できる状況を含むことを示している。例えば、測温部75,105,115,125が熱電対やサーミスタであれば、測温部75,105,115,125が圧電素子73,103,113,123に直接に、または、熱伝導率の高い物質を介して接触していることを意味している。ここで、熱伝導率の高い物質とは、例えば放熱シリコーン等が挙げられる。さらには、全体をアルミ等の金属箔で覆う等の処置によって、測温部75,105,115,125と圧電素子73,103,113,123との密着の度合いを高めることができる。   In the eighth embodiment to the twelfth embodiment, the temperature measuring sections 75, 105, 115, and 125 are described as being thermally connected to the piezoelectric elements 73, 103, 113, and 123. ing. This indicates that the temperature of the piezoelectric elements 73, 103, 113, 123 in the vicinity of the temperature measuring units 75, 105, 115, 125 can be accurately measured. For example, if the temperature measuring sections 75, 105, 115, 125 are thermocouples or thermistors, the temperature measuring sections 75, 105, 115, 125 are directly connected to the piezoelectric elements 73, 103, 113, 123 or the thermal conductivity. It means that it is in contact through a high substance. Here, examples of the material having high thermal conductivity include heat-dissipating silicone. Furthermore, the degree of adhesion between the temperature measuring portions 75, 105, 115, and 125 and the piezoelectric elements 73, 103, 113, and 123 can be increased by a measure such as covering the whole with a metal foil such as aluminum.

また、上記第8実施の形態から上記第12実施の形態においては、上記補正された圧電素子73,103,113,123からの信号電圧値に基づいて、体動頻度算出部83,91および睡眠段階算出部84によって、睡眠段階を算出するように構成している。しかしながら、これに限定されるものではなく、補正された信号電圧値に基づいて、心拍や呼吸やいびきを抽出する場合にも適用することができる。その場合においても、上記信号電圧値の補正の効果は発生し、精度良くこれらに起因する信号を抽出することが可能になる。心拍信号や呼吸信号の抽出については、例えば特表平11‐505146号公報を参照されたい。   In the eighth embodiment to the twelfth embodiment, based on the corrected signal voltage values from the piezoelectric elements 73, 103, 113, and 123, the body motion frequency calculation units 83 and 91 and the sleep The stage calculation unit 84 is configured to calculate the sleep stage. However, the present invention is not limited to this, and the present invention can also be applied to the case where heartbeat, respiration, and snoring are extracted based on the corrected signal voltage value. Even in such a case, the effect of the correction of the signal voltage value occurs, and it is possible to extract signals resulting from them with high accuracy. For extraction of heartbeat signals and respiratory signals, refer to, for example, Japanese Patent Publication No. 11-505146.

ところで、不眠および疲労は、発展した社会における未解決の問題の一つである。人口におけるかなりの割合の人々が、生活におけるある部分で睡眠の問題を経験している。睡眠が不足すると生活の質の低下につながり、仕事における能力を低下させ、より深刻な場合においては、鬱等の精神疾患につながる。ドライバーや事故のリスクを負う工員にとっては、眠気は重大な事故が頻発する要因になり得る。そのため、睡眠の質を改善することを目的とした装置に対する需要が高まっている。   By the way, insomnia and fatigue are one of the unresolved problems in the developed society. A significant proportion of the population experiences sleep problems in some parts of their lives. Insufficiency of sleep leads to a decline in quality of life, reduced work ability, and, in more serious cases, mental disorders such as depression. For drivers and workers at risk of accidents, drowsiness can be a frequent cause of serious accidents. As a result, there is an increasing demand for devices aimed at improving the quality of sleep.

睡眠は、段階I〜段階IVである4つのノンレム睡眠NREMと、1つの段階であるレム睡眠REMとから成ることが知られている動的挙動である。上記段階Iおよび段階IIは浅い眠りと関連し、段階IIIおよび段階IVは深い眠りと関連している。また、上記ノンレム睡眠NREMは、通常最小精神活動と関連し、上記レム睡眠REMは、非常に活発な脳の働きおよび夢に関連している。典型的な成人では、睡眠は段階I,段階II,段階IIIおよび段階IVを経て、段階IIIから段階Iへ、さらにレム睡眠REMへと逆行する。この周期は、一晩を通して、およそ90分〜100分の間隔で繰り返される。深い睡眠は、夜の早い時点においてピークを迎え、夜の遅い時点では次第に浅くなっていく。   Sleep is a dynamic behavior known to consist of four non-REM sleep NREMs that are stage I to stage IV and one stage REM sleep REM. Stages I and II are associated with light sleep, and stages III and IV are associated with deep sleep. Also, the non-REM sleep NREM is usually associated with minimal mental activity, and the REM sleep REM is associated with very active brain work and dreams. In a typical adult, sleep goes through Stage I, Stage II, Stage III, and Stage IV, going from Stage III to Stage I and back to REM Sleep REM. This cycle is repeated at intervals of approximately 90-100 minutes throughout the night. Deep sleep peaks at an early night and gradually becomes shallower at a late night.

睡眠時に体が動くことは正常であり、典型的に浅い眠り(段階Iおよび段階II)を示している。また、体の運動が見られない場合は、典型的に深い睡眠(段階IIIおよび段階IV)を示している。   It is normal for the body to move during sleep, typically indicating light sleep (stage I and stage II). Also, when no body movement is seen, it typically indicates deep sleep (stage III and stage IV).

「睡眠指標」は、睡眠を説明するために用いられる標準測定値であり、合計睡眠時間TST、就寝時刻TIB、入眠潜伏時間SOL、入眠後合計覚醒WASO、および、入眠後覚醒回数NWAK等のうちの1つ以上の測定値を含んでいる。主に、運動データが、1つ以上の睡眠指標の測定値を算出するために用いられるが、特に光およびノイズ等の他のセンサデータが、睡眠指標の測定値を算出するために、上記運動データと共に用いられる。   “Sleep index” is a standard measurement value used to explain sleep, and includes the total sleep time TST, bedtime TIB, sleep latencies SOL, total sleep awakening after sleep, WASO and the number of waking after sleep NWAK, etc. One or more measurements. Primarily, exercise data is used to calculate a measurement value of one or more sleep indicators, but in particular other sensor data such as light and noise can be used to calculate a measurement value of a sleep indicator. Used with data.

「睡眠の質の指標」は、ユーザーの睡眠の質を説明するために用いられる測定値であって、睡眠効率SE、大きな運動SM、または、睡眠細分化SF等の測定値である。上記睡眠の質の指標は、これらの測定値のうちの1つに基づく、または、これらの測定値のうちの2つ以上の組み合わせに基づく指標である。   The “sleep quality index” is a measurement value used to explain the sleep quality of the user, and is a measurement value such as sleep efficiency SE, large exercise SM, or sleep segmentation SF. The sleep quality indicator is an indicator based on one of these measurements or based on a combination of two or more of these measurements.

上記睡眠効率SEは、ベッドで睡眠に費やす時間の比率として規定され、以下のように算出され得る。
SE=ベッドで睡眠に費やされる合計睡眠時間/ベッドに就いている合計時間
=TST/TIB
また、合計睡眠時間TSTは、以下の式を用いて算出される。
TST=TIB−SOL−WASO
つまり、睡眠効率SEは、数値が高ければ高い程良質な睡眠であることを示すパーセンテージとしてユーザーに示される。
The sleep efficiency SE is defined as a ratio of time spent sleeping in the bed, and can be calculated as follows.
SE = Total sleep time spent in bed / total time spent in bed = TST / TIB
Further, the total sleep time TST is calculated using the following equation.
TST = TIB-SOL-WASO
That is, the sleep efficiency SE is shown to the user as a percentage indicating that the higher the numerical value, the better the sleep.

上記大きな運動SMは、ユーザーが、眠っている間に行っている大きな運動の回数に基づく睡眠の質の指標である。この大きな運動SMは、一晩中の運動データを分析し、閾値を設定し、この閾値を上回る運動回数をカウントすることによって得られる。大きな運動SMのデータは、夜中の大きな運動の合計回数として、または、夜中1時間毎の大きな運動の回数として、ユーザーに示される。   The large exercise SM is an indicator of sleep quality based on the number of large exercises that the user has performed while sleeping. This large exercise SM is obtained by analyzing overnight exercise data, setting a threshold, and counting the number of exercises above this threshold. The large exercise SM data is presented to the user as the total number of large exercises during the night or as the number of large exercises per hour during the night.

上記睡眠細分化SFは、ユーザーの夜間睡眠がどのように細分化されているかを監視するための指標である。睡眠細分化SFは、入眠後覚醒回数NWAKに基づく覚醒時間を含んでいる。この睡眠の質の指標は、例えば5分といった特定の時間よりも長い覚醒をカウントして得る。この睡眠細分化SFは、夜中の合計覚醒回数または1時間毎の平均覚醒回数として、ユーザーに示される。   The sleep segmentation SF is an index for monitoring how the user's nighttime sleep is segmented. The sleep subdivision SF includes an awakening time based on the number of waking hours after going to sleep NWAK. This sleep quality indicator is obtained by counting awakening longer than a specific time, eg, 5 minutes. This sleep subdivision SF is shown to the user as the total number of awakenings during the night or the average number of awakenings per hour.

または、上述した各睡眠の質の指標のうちの2つ以上を組み合わせることによって、結合された睡眠の質の指標を得ることができる。一般的に、この結合された睡眠の質の指標は、下記のごとく、上述した複数の指標等の関数として算出される。
睡眠の質の指標=f(SE、SM、SF、…)
Alternatively, a combined sleep quality indicator can be obtained by combining two or more of each sleep quality indicator described above. In general, this combined sleep quality indicator is calculated as a function of the above-described plurality of indicators and the like as described below.
Sleep quality index = f (SE, SM, SF,...)

例えば、上記結合された睡眠の質の指標は、0から100のスケールで表される睡眠効率SE、0から100のスケールで表される大きな運動SM、および、0から100のスケールで表される睡眠細分化SF、の合計として算出される。
睡眠の質の指標=s(SE)+s(SM)+s(SF)
但し、s()はスケーリング関数を示す。
For example, the combined sleep quality indicator is represented by a sleep efficiency SE expressed on a scale of 0 to 100, a large movement SM expressed on a scale of 0 to 100, and a scale of 0 to 100. Calculated as the sum of sleep subdivision SF.
Sleep quality index = s (SE) + s (SM) + s (SF)
However, s () represents a scaling function.

これにより、ユーザーの睡眠の質を示す、0から300の睡眠の質の指標が得られる。これは、上記「睡眠の質の指標」に付随するものであり、寝室の温度、不定期な「就寝」および「起床」時間、摂取したカフェイン、および/または、アルコール量等の要因を含む。   This provides a sleep quality index from 0 to 300 that indicates the sleep quality of the user. This is associated with the “sleep quality indicator” above, and includes factors such as bedroom temperature, irregular “sleeping” and “wake-up” times, caffeine consumed, and / or alcohol content. .

上述のごとく、体動から睡眠段階を求めることによって、睡眠の質の指標をユーザーに示すことができるのであるが、上記睡眠段階を精度よく求めることが必要とされる。   As described above, by obtaining the sleep stage from the body motion, the sleep quality index can be shown to the user, but it is necessary to obtain the sleep stage with high accuracy.

体動を検知するセンサーとして、例えば特許第4256660号公報および特許第4029177号公報に開示された圧電センサーがある。これらの圧電センサーは、ベッドの敷布団内に配置されて、体動を計測するものである。   As a sensor for detecting body movement, for example, there are piezoelectric sensors disclosed in Japanese Patent No. 4256660 and Japanese Patent No. 4029177. These piezoelectric sensors are arranged in a bed mattress and measure body movements.

また、上記圧電センサーを用いた睡眠段階検出方法として、例えば以下の方法がある。すなわち、一定時間(例えば30秒)内に生じた体動の頻度である体動頻度と、「覚醒」,「レム睡眠」,「ノンレム睡眠I」,「ノンレム睡眠II」から成る睡眠段階との相関を、予め求めておく。そして、被験者の体動頻度を計測し、上記相間に基づいて、睡眠段階を算出するのである。   As a sleep stage detection method using the piezoelectric sensor, for example, there are the following methods. That is, the body motion frequency that is the frequency of body motion occurring within a certain time (for example, 30 seconds) and the sleep stage composed of “wakefulness”, “REM sleep”, “NONREM sleep I”, and “NONREM sleep II” The correlation is obtained in advance. Then, the body motion frequency of the subject is measured, and the sleep stage is calculated based on the above phase.

ここで、上記体動頻度と睡眠段階との相関は、複数の被験者に関して、体動検出と同時に、脳波記録法EEG,眼電図記録法EOG,筋電図記録法EMG,心電図記録法ECG等によって上記睡眠段階を測定する。こうして取得した体動検出データと睡眠段階に基づいて求める。また、その場合の体動検出は、上記圧電センサーによる体動信号の振幅が閾値を超えたか否かによって判定する。   Here, the correlation between the body motion frequency and the sleep stage is related to the detection of the body motion, and the electroencephalogram recording method EEG, electrocardiogram recording method EOG, electromyogram recording method EMG, electrocardiogram recording method ECG, etc. To measure the sleep stage. The body motion detection data thus obtained and the sleep stage are obtained. Further, body motion detection in that case is determined by whether or not the amplitude of the body motion signal from the piezoelectric sensor exceeds a threshold value.

上記睡眠段階検出方法においては、上記体動信号を精度よく取得することが、上記睡眠段階を正確に算出するためには極めて重要なのである。   In the sleep stage detection method, acquiring the body motion signal with high accuracy is extremely important for accurately calculating the sleep stage.

本発明者らが圧電素子を用いて体動センサーを作成したところ、体動センサー(つまり圧電素子)の温度によって体動信号が影響を受けることが判明した。具体的な例を図19に示す。   When the present inventors created a body motion sensor using a piezoelectric element, it was found that the body motion signal is affected by the temperature of the body motion sensor (that is, the piezoelectric element). A specific example is shown in FIG.

図19において、Y1のタイミングで、ベッド上の被験者が寝返りを行い、圧電素子上に体が無い状態から在る状態に変化したとする。その場合、圧電素子は、期間Y2において、体動に起因する電圧変化を発生する。この電圧変化が、予め設定された上側閾値(または下側閾値)を越えると1回の体動が生じたと判断することができる。   In FIG. 19, it is assumed that the subject on the bed rolls over at the timing of Y1 and changes from a state in which there is no body on the piezoelectric element to a state in which it exists. In that case, the piezoelectric element generates a voltage change due to body movement in the period Y2. If this voltage change exceeds a preset upper threshold (or lower threshold), it can be determined that one body movement has occurred.

しかしながら、同時に、圧電素子上に体が乗ったことによって熱伝導により圧電素子の温度が上昇する。そして、上記圧電素子の温度が変化すると、熱膨張または熱収縮によって圧電素子内に分極が生じ、発生信号(体動信号)に変化が生ずる。この熱伝導による圧電素子温度の変化は寝返りのタイミングよりも遅れて生ずる。そのために、期間Y2の寝返りによる発生信号の変化後数秒経過後に、期間Y3において、温度変化に起因する電圧変化を発生する。   However, at the same time, the temperature of the piezoelectric element rises due to heat conduction due to the body getting on the piezoelectric element. When the temperature of the piezoelectric element changes, polarization occurs in the piezoelectric element due to thermal expansion or contraction, and a generated signal (body motion signal) changes. The change in temperature of the piezoelectric element due to the heat conduction occurs later than the timing of turning over. For this reason, a voltage change due to a temperature change is generated in the period Y3 after a few seconds have elapsed after the change of the generated signal due to turning over in the period Y2.

この電圧変化が、上記上側閾値を上回る(または上記下側閾値を下回る)と、2回目の体動が発生したと判定されることになる。このように、実際は1回の体動を生じたにも関わらず、2回の体動とカウントされてしまうため、体動の頻度を誤って計測してしまうこととなる。   If this voltage change exceeds the upper threshold value (or falls below the lower threshold value), it is determined that the second body movement has occurred. In this way, although one body movement actually occurs, it is counted as two body movements, and thus the frequency of body movement is erroneously measured.

このように、温度変化によって上記圧電素子の発生信号が影響を受けることから、体動頻度の精度を低下させ、延いては上記睡眠段階の算出精度を悪化させるという問題が生ずるのである。   As described above, since the generated signal of the piezoelectric element is affected by the temperature change, there arises a problem that the accuracy of the body motion frequency is lowered and the calculation accuracy of the sleep stage is deteriorated.

上述したように、上記第8実施の形態から上記第12実施の形態によれば、体動信号に対する温度の影響の度合いは温度の時間微分に比例するため、この比例定数予め求めておき、上記比例定数に検出温度の時間微分を乗じた値を上記圧電素子の発生信号から差し引く、または、閾値に加えることによって、温度による影響を補正することができる。したがって、体動信号に対する温度変化の影響をなくして、精度よく体動頻度を求めることができるのである。   As described above, according to the eighth embodiment to the twelfth embodiment, the degree of the influence of the temperature on the body motion signal is proportional to the time derivative of the temperature. By subtracting the value obtained by multiplying the proportional constant by the time derivative of the detected temperature from the generated signal of the piezoelectric element or adding it to the threshold value, the influence of temperature can be corrected. Therefore, the influence of the temperature change on the body motion signal can be eliminated and the body motion frequency can be obtained with high accuracy.

以上のごとく、上記第8実施の形態から上記第12実施の形態は、圧電素子の発生信号に対する温度変化の影響を防止できるので、上記問題の解決に非常に有用である。   As described above, since the eighth embodiment to the twelfth embodiment can prevent the influence of the temperature change on the generated signal of the piezoelectric element, they are very useful for solving the above problem.

・第13実施の形態
以下、上記圧電ケーブルにおけるリールに巻き付ける際に生ずる巻癖に起因する反りの信号電圧に対する影響の除去に関する実施の形態について説明する。
-Thirteenth Embodiment Hereinafter, an embodiment relating to the removal of the influence on the signal voltage of the warp caused by the curl generated when winding the reel in the piezoelectric cable will be described.

図20は、本実施の形態の生体情報検知マットにおける平面模式図である。   FIG. 20 is a schematic plan view of the biological information detection mat according to the present embodiment.

生体情報検知マット131は、基板132に一体的に、圧電ケーブル133が基板132の概ね全長に亘って、粘着テープ(以下、単にテープと言う)134で貼り付けられて固定された構造を有している。圧電ケーブル133の発生信号はリード線135で外部に取り出される。リード線135は135aと135bとの2本で構成されており、そのうちの一方のリード線135aは圧電素子133の陽極側に、他方のリード線135bは陰極側に電気的に接続されている。   The biological information detection mat 131 has a structure in which a piezoelectric cable 133 is attached to and fixed by an adhesive tape (hereinafter simply referred to as a tape) 134 over the entire length of the substrate 132 integrally with the substrate 132. ing. A signal generated by the piezoelectric cable 133 is extracted to the outside through a lead wire 135. The lead wire 135 is composed of two wires 135a and 135b, one of which is electrically connected to the anode side of the piezoelectric element 133 and the other lead wire 135b is electrically connected to the cathode side.

本生体情報検知マット131は、ユーザーによって、睡眠時に敷布団やマットレスの下に設置されて、ユーザーが睡眠中に生体情報を検出する。より具体的には、睡眠中の体動が基板132に伝わり、これを圧電ケーブル133が検出して電気信号に変換し、リード線135を介して電気信号処理回路(図示せず)に伝達される。   The biometric information detection mat 131 is installed by a user under a mattress or mattress during sleep, and the user detects biometric information during sleep. More specifically, body movement during sleep is transmitted to the substrate 132, which is detected by the piezoelectric cable 133 and converted into an electrical signal, which is transmitted to an electrical signal processing circuit (not shown) via the lead wire 135. The

上記電気信号処理回路は、増幅器,A/D変換器および信号処理手段を有する回路であって、体動信号,呼吸信号,心拍信号等を検出してユーザーに必要な形で情報を提供するシステムを構成している。上記体動信号,呼吸信号,心拍信号は圧電ケーブル133からの発生信号に重畳されているが、上記体動信号は一定振幅以上の信号として、上記呼吸信号は周波数0.2Hz〜0.4Hzの周期信号として、上記心拍信号は0.8Hz〜1.5Hzの周期信号として認識し、上記発生信号から分離することができる。   The electric signal processing circuit is a circuit having an amplifier, an A / D converter, and signal processing means, and detects a body motion signal, a respiratory signal, a heartbeat signal, etc., and provides a user with necessary information Is configured. The body motion signal, the respiration signal, and the heartbeat signal are superimposed on the signal generated from the piezoelectric cable 133. The body motion signal is a signal having a certain amplitude or more, and the respiration signal has a frequency of 0.2 Hz to 0.4 Hz. As a periodic signal, the heartbeat signal can be recognized as a periodic signal of 0.8 Hz to 1.5 Hz and separated from the generated signal.

図21は、本生体情報検知マット131において、圧電ケーブル133をテープ134で貼り付ける前の様子を、圧電ケーブル135の長さ方向に対して垂直な方向から見た状態を模式的に示す図である。但し、図21(a)は、本生体情報検知マット131における貼付前の状態である。また、図21(b)は、従来の生体情報検知マット136における貼付前の状態である。   FIG. 21 is a diagram schematically showing a state of the biological information detection mat 131 before the piezoelectric cable 133 is attached with the tape 134 as seen from a direction perpendicular to the length direction of the piezoelectric cable 135. is there. However, FIG. 21A shows a state before pasting in the biological information detection mat 131. FIG. 21B shows a state before sticking in the conventional biological information detection mat 136.

上記圧電ケーブルには、製造工程上必ず反りが生ずる。そのために、図21(b)に示す従来の生体情報検知マット136の場合のように、圧電ケーブル137を、反りがある状態で、基板138にテープ139で貼り付る場合には、以下のような手順による。すなわち、圧電ケーブル137における反りが凸となる側137a、または凹となる側に、予めテープ139を貼り付けておく。次に、圧電ケーブル137の一端側をテープ139で基板138に貼り付け、その後に他端側に向かって徐々に基板138に貼り付けていく。こうすることによって、圧電ケーブル137を基板138上の所定箇所に貼り付けることができる。   The piezoelectric cable is always warped during the manufacturing process. Therefore, when the piezoelectric cable 137 is attached to the substrate 138 with the tape 139 in a warped state as in the case of the conventional biological information detection mat 136 shown in FIG. By simple procedure. That is, the tape 139 is affixed in advance to the side 137a where the warp of the piezoelectric cable 137 is convex or the side where the warp is concave. Next, one end side of the piezoelectric cable 137 is affixed to the substrate 138 with the tape 139, and then gradually affixed to the substrate 138 toward the other end side. By doing so, the piezoelectric cable 137 can be attached to a predetermined location on the substrate 138.

尚、上述のように、反りのある圧電ケーブル137を、反りの方向に直交する方向が基板138の主面と平行になるように貼り付けるためには、先ず圧電ケーブル137の一端側を基板138に貼り付け、圧電ケーブル137の他端の位置を調整しながら基板138上の所定位置に貼り付けていく作業が必要となり、極めて困難である。   As described above, in order to attach the warped piezoelectric cable 137 so that the direction orthogonal to the warping direction is parallel to the main surface of the substrate 138, first, one end side of the piezoelectric cable 137 is attached to the substrate 138. It is extremely difficult to attach to a predetermined position on the substrate 138 while adjusting the position of the other end of the piezoelectric cable 137.

このように上記圧電ケーブル137を、反りがある状態で、基板138にテープ139で貼り付けた場合には、テープ139を剥がした際に、圧電ケーブル137が貼り付け前と同じ方向へ反ることを確認することができる。   Thus, when the piezoelectric cable 137 is attached to the substrate 138 with the tape 139 in a warped state, when the tape 139 is peeled off, the piezoelectric cable 137 is warped in the same direction as before the attachment. Can be confirmed.

これに対して、本実施の形態の生体情報検知マット131においては、図21(a)に示すように、圧電ケーブル133を、反りが無い状態で、基板132にテープ134で貼り付けるようにしている。そうすることによって、圧電ケーブル133における内部応力が略0となり、発生する信号強度が抑制されないようにできるのである。   On the other hand, in the living body information detection mat 131 of the present embodiment, as shown in FIG. 21A, the piezoelectric cable 133 is attached to the substrate 132 with a tape 134 without warping. Yes. By doing so, the internal stress in the piezoelectric cable 133 becomes substantially zero, and the generated signal strength can be prevented from being suppressed.

図22は、反りのある圧電ケーブルを基板に貼り付けた際に、貼り付ける向きおよび基板に対する変形の向きを種々変えた場合に、圧電ケーブルに発生する信号の相違を示す。図22中のa行は、圧電ケーブルの反りの凸側が基板とは反対向きになるように貼り付けた場合である。また、b行は、圧電ケーブルの反りの凸側が基板に対向するように貼り付けた場合である。また、c行は、圧電ケーブルの反りの凸側が紙面奥側になるように貼り付けた場合である。また、d行は、圧電ケーブルの反りの凸側が紙面手前側になるように貼り付けた場合である。   FIG. 22 shows the difference in signals generated in the piezoelectric cable when the direction of application and the direction of deformation with respect to the substrate are variously changed when the warped piezoelectric cable is attached to the substrate. Line a in FIG. 22 is a case where the warp convex side of the piezoelectric cable is pasted so as to face away from the substrate. Further, row b is a case where the piezoelectric cable is attached so that the convex side of the warp faces the substrate. Further, line c is a case where the piezoelectric cable is attached so that the convex side of the warp is on the back side of the page. Line d is a case where the piezoelectric cable is attached so that the convex side of the warp is on the front side of the page.

さらに、図22中のA列は、上記圧電ケーブルが貼り付けられた基板を、圧電ケーブル側から押し込んで変形させた場合である。また、B列は、圧電ケーブルが貼り付けられた基板を、圧電ケーブルとは反対側から押し込んで変形させた場合である。   Further, row A in FIG. 22 is a case where the substrate on which the piezoelectric cable is attached is pushed and deformed from the piezoelectric cable side. Further, row B is a case where the substrate on which the piezoelectric cable is attached is pushed and deformed from the side opposite to the piezoelectric cable.

図23は、図22に示す実験データを取得するために、生体情報検知マットを変形させる実験を行った装置(株式会社山電製CreepMeterRE2‐33005B)の模式図である。図23に示す装置を用いて、生体情報検知マットに一定荷重を一定速度で印加した。   FIG. 23 is a schematic diagram of an apparatus (CreepMeter RE2-30005B manufactured by Yamaden Co., Ltd.) in which an experiment for deforming the biological information detection mat was performed in order to obtain the experimental data shown in FIG. A constant load was applied to the biological information detection mat at a constant speed using the apparatus shown in FIG.

上記装置は、プローブ141に下方から加わった荷重をロードセル142で検出し、この荷重が所定値に達するまで、ステージ143を上昇させる装置である。尚、ステージ143上には、被検査物が撓むように設置されるスペーサー144が配置されている。スペーサー144上に、上記被検査物として生体情報検知マット145を設置する。   The apparatus is an apparatus that detects a load applied to the probe 141 from below by the load cell 142 and raises the stage 143 until the load reaches a predetermined value. A spacer 144 is disposed on the stage 143 so that the inspection object is bent. On the spacer 144, the biological information detection mat 145 is installed as the inspection object.

上記被検査物としての上記生体情報検知マット145は、大きさが30cm×10cmであり、厚さが2mmのABS板からなる基板146に、長さ28cmの圧電ケーブル147を、圧電ケーブル147の長さ方向が基板146の長さ方向と平行になるようにテープ148で貼り付けて形成している。   The biological information detection mat 145 as the object to be inspected has a size of 30 cm × 10 cm, a substrate 146 made of an ABS plate having a thickness of 2 mm, a piezoelectric cable 147 having a length of 28 cm, and a length of the piezoelectric cable 147. It is formed by sticking with a tape 148 so that the vertical direction is parallel to the length direction of the substrate 146.

上記プローブ141が生体情報検知マット145の基板146を押す位置は、基板146の長手方向中央であり、圧電ケーブル147の位置から1cmずれた位置とした。プローブ141の先端は4mmφの円形状のものを用いた。ここで、ステージ143の上昇速度は10mm/secとし、荷重は20Nとした。   The position where the probe 141 pushes the substrate 146 of the biological information detection mat 145 is the center in the longitudinal direction of the substrate 146 and is a position shifted by 1 cm from the position of the piezoelectric cable 147. The tip of the probe 141 was a 4 mmφ circular one. Here, the ascending speed of the stage 143 was 10 mm / sec, and the load was 20 N.

図22によれば、上記「a行」および「b行」のごとく、圧電ケーブル147の反りの方向が基板145の主面に垂直な面内にある場合には、圧電ケーブル147の発生信号が比較的小さく抑制されている。これに対し、上記「c行」および「d行」のごとく、圧電ケーブル147の反りの方向が基板145の主面に平行な面内にある場合には、圧電ケーブル147の発生信号に対する抑制は見られない。   According to FIG. 22, when the direction of warping of the piezoelectric cable 147 is in a plane perpendicular to the main surface of the substrate 145 as in the above “a row” and “b row”, the signal generated by the piezoelectric cable 147 is Relatively small and suppressed. On the other hand, when the direction of warping of the piezoelectric cable 147 is in a plane parallel to the main surface of the substrate 145 as in the “c row” and “d row”, the suppression of the signal generated by the piezoelectric cable 147 is suppressed. can not see.

図24は、図22に示す実験データを説明するための模式図である。但し、図24(a)は、反りのある圧電ケーブル147を基板146に貼り付ける前の状態を示す。また、図24(b)は、圧電ケーブル147の基板146への貼り付け後の状態を示す。また、図24(c)は、圧電ケーブル147の基板146に対する貼り付け後の状態を示し、図24(b)における円形部の拡大図である。但し、図24(a),図24(b),図24(c)は、何れも、圧電ケーブル147における反り方向の面に平行な面での生体情報検知マット147の断面模式図である。尚、煩雑を避けるため、圧電ケーブル147を貼り付けるためのテープ148、および、圧電ケーブル147のリード線は省略している。   FIG. 24 is a schematic diagram for explaining the experimental data shown in FIG. However, FIG. 24A shows a state before the warped piezoelectric cable 147 is attached to the substrate 146. FIG. 24B shows a state after the piezoelectric cable 147 is attached to the substrate 146. FIG. 24C shows a state after the piezoelectric cable 147 is attached to the substrate 146, and is an enlarged view of a circular portion in FIG. However, FIG. 24A, FIG. 24B, and FIG. 24C are all schematic cross-sectional views of the biological information detection mat 147 on a plane parallel to the warp-direction plane of the piezoelectric cable 147. In order to avoid complication, the tape 148 for attaching the piezoelectric cable 147 and the lead wire of the piezoelectric cable 147 are omitted.

図24(a)に示すように反りのある圧電ケーブル147は、図24(b)に示すように、基板146の主面に略接触するように貼り付けられると、基板146が圧電ケーブル147に比べて硬いため、圧電ケーブル147は基板146の主面の形状に一致するような形状になる。ところが、図24(c)に示すように、貼り付けられた圧電ケーブル147内には反りのある元の形に戻ろうとする復元力Fa,Fbが働いている。   As shown in FIG. 24 (a), the warped piezoelectric cable 147 is attached to the main surface of the substrate 146 so that the substrate 146 is attached to the piezoelectric cable 147 as shown in FIG. 24 (b). The piezoelectric cable 147 has a shape that matches the shape of the main surface of the substrate 146 because it is harder. However, as shown in FIG. 24C, restoring forces Fa and Fb are exerted in the attached piezoelectric cable 147 to return to the original shape with warping.

上記圧電ケーブル147内において、芯線149を円柱状に覆う圧電素子150は、通常柔軟な材料で構成されており、圧電素子150を包み込む網電極151も通常薄く柔軟に構成されことから、上記復元力Fa,Fbは、圧電ケーブル147内の芯線149や全体を被覆する被覆層152が復元しようとすることによって生じるものである。その場合、圧電ケーブル147内の圧電素子150には、この復元力Fa,Fbによる応力を受けて分極が生じている。この圧電素子150内部の分極を打ち消すように、芯線149および網電極151に電荷が上記電気信号処理回路から供給されるので、定常状態においては芯線149と網電極151間の電位差は0となっている。   In the piezoelectric cable 147, the piezoelectric element 150 that covers the core wire 149 in a columnar shape is usually made of a flexible material, and the mesh electrode 151 that wraps the piezoelectric element 150 is also usually made thin and flexible. Fa and Fb are generated when the core wire 149 in the piezoelectric cable 147 and the coating layer 152 covering the whole are restored. In that case, the piezoelectric element 150 in the piezoelectric cable 147 is polarized by receiving stress due to the restoring forces Fa and Fb. Since electric charges are supplied from the electric signal processing circuit to the core wire 149 and the mesh electrode 151 so as to cancel the polarization inside the piezoelectric element 150, the potential difference between the core wire 149 and the mesh electrode 151 becomes 0 in a steady state. Yes.

この状態において、図22の「a行B列」および「b行A列」のごとく、反りと同じ方向に基板146が変位した場合には、この復元力Fa,Fbから解放される作用と上記変位によって信号が発生する作用とが逆方向であるので、差し引き正味の信号が発生することになり、信号強度抑制の原因となる。   In this state, as shown in “a row B column” and “b row A column” in FIG. 22, when the substrate 146 is displaced in the same direction as the warp, the action of being released from the restoring forces Fa, Fb Since the action of generating a signal due to the displacement is in the opposite direction, a net signal is generated, which is a cause of signal intensity suppression.

一方、図22の「a行A列」および「b行B列」のごとく、反りと逆方向に基板146が変位した場合には、芯線149や被覆層152の復元力Fa,Fbが反発力となり、基板146の変位量が上述した反りと同じ方向に変位した場合と同じであっても、その変位量に至る速度が上記反発力によって抑制されるので、外部の上記電気信号処理回路から上記分極を打ち消すための電荷が供給されてしまい、発生する信号のピーク強度が抑制される原因となる。   On the other hand, as shown in “a row A column” and “b row B column” in FIG. 22, when the substrate 146 is displaced in the direction opposite to the warp, the restoring forces Fa and Fb of the core wire 149 and the covering layer 152 are repulsive forces. Even if the amount of displacement of the substrate 146 is the same as the case of displacement in the same direction as the warp described above, the speed to reach the amount of displacement is suppressed by the repulsive force. Electric charges for canceling the polarization are supplied, causing the peak intensity of the generated signal to be suppressed.

上述のように、上記圧電ケーブル147を反りの方向が基板146の主面に垂直な面内にある状態で基板146に貼り付ける場合には、反りの方向に対する基板146の変位方向が「同」,「逆」の何れであっても、発生する信号強度が抑制されることになる。   As described above, when the piezoelectric cable 147 is attached to the substrate 146 in a state where the warping direction is in a plane perpendicular to the main surface of the substrate 146, the displacement direction of the substrate 146 with respect to the warping direction is “same”. Therefore, the generated signal strength is suppressed in either case of “reverse”.

本実施の形態における生体情報検知マット131においては、反りが無い状態の圧電ケーブル133が基板132にテープ134で貼り付けられている。そのため、圧電ケーブル133の内部応力は略0であり、圧電ケーブル133に発生する信号強度が抑制されることがない。したがって、反りが有る状態で貼り付けられた場合に比べて信号強度が増加し、感度向上およびS/N比の改善という効果を奏することができる。   In biological information detection mat 131 in the present embodiment, piezoelectric cable 133 without warping is affixed to substrate 132 with tape 134. Therefore, the internal stress of the piezoelectric cable 133 is substantially 0, and the signal strength generated in the piezoelectric cable 133 is not suppressed. Therefore, the signal intensity is increased as compared with the case where the tape is attached with warping, and the effects of improving sensitivity and improving the S / N ratio can be achieved.

図25は、本実施の形態における生体情報検知マット131のごとく、圧電ケーブル133の反りを除去することによる効果を示す図である。図25中のa行は、図22におけるa行と同様に、圧電ケーブルの反りの凸側が基板とは反対向きになるように基板に貼り付けた場合である。また、e行は、圧電ケーブルの反りを除去して基板に貼り付けた場合である。   FIG. 25 is a diagram showing an effect obtained by removing the warp of the piezoelectric cable 133 like the biological information detection mat 131 in the present embodiment. Line a in FIG. 25 is a case where the warp convex side of the piezoelectric cable is attached to the substrate in the opposite direction to the substrate, similarly to line a in FIG. Further, row e is a case where the warp of the piezoelectric cable is removed and attached to the substrate.

さらに、図25中のA列は、図22におけるA列と同様に、上記圧電ケーブルが貼り付けられた基板を、圧電ケーブルと同じ側から押し込んで変形させた場合である。また、B列は、図22におけるB列と同様に、圧電ケーブルが貼り付けられた基板を、圧電ケーブルとは反対側から押し込んで変形させた場合である。尚、図25に示す実験データは、図23に示す装置を用いて取得した。   Furthermore, row A in FIG. 25 is a case where the substrate to which the piezoelectric cable is attached is pushed in from the same side as the piezoelectric cable and deformed, similarly to row A in FIG. Also, row B is a case where the substrate on which the piezoelectric cable is attached is pushed from the side opposite to the piezoelectric cable and deformed, as in row B in FIG. The experimental data shown in FIG. 25 was obtained using the apparatus shown in FIG.

図25から明らかなように、本実施の形態の生体情報検知マット131のごとく、圧電ケーブル133の反りを除去することによって、圧電ケーブル133からの信号強度の抑制が防止されていることが分かる。   As is clear from FIG. 25, it can be seen that suppression of the signal intensity from the piezoelectric cable 133 is prevented by removing the warp of the piezoelectric cable 133 as in the biological information detecting mat 131 of the present embodiment.

図26は、本実施の形態における生体情報検知マット131において、圧電ケーブル133における曲率の求め方を説明するための図である。但し、図26(a)は、基板132の主面への正射影線の取得の説明図である。また、図26(b)は、基板132の主面に垂直な面への正射影線の取得の説明図である。   FIG. 26 is a diagram for explaining how to obtain the curvature of the piezoelectric cable 133 in the biological information detection mat 131 according to the present embodiment. However, FIG. 26A is an explanatory diagram of obtaining an orthogonal projection line on the main surface of the substrate 132. FIG. 26B is an explanatory diagram for obtaining an orthogonal projection line on a plane perpendicular to the main surface of the substrate 132.

先ず、図26(a)に示すように、上記圧電ケーブル133を基板132に貼り付ける向きにし、且つ変形しないように極力無応力に近い状態で基板132上に配置する。この状態で、基板132の主面に垂直な方向からカメラで写真を取る。そして、基板132の主面上にX軸とY軸とを設定し、撮像した映像から基板132の主面への正射影線(以下、第1の正射影とも言う)161上の各点の座標データを得る。その場合における空間分解能は、第1の正射影161の形状が再現できる程度以下であれば良い。次に、上記正射影線161上の各点の座標データから、最小二乗フィッティング直線162を得る。   First, as shown in FIG. 26 (a), the piezoelectric cable 133 is placed on the substrate 132 so as to be attached to the substrate 132 and is as close to no stress as possible so as not to be deformed. In this state, a photograph is taken with a camera from a direction perpendicular to the main surface of the substrate 132. Then, an X axis and a Y axis are set on the main surface of the substrate 132, and each point on the orthogonal projection line 161 (hereinafter also referred to as a first orthogonal projection) 161 from the captured image to the main surface of the substrate 132 is set. Get coordinate data. The spatial resolution in that case may be less than or equal to the extent that the shape of the first orthogonal projection 161 can be reproduced. Next, a least square fitting straight line 162 is obtained from the coordinate data of each point on the orthogonal projection line 161.

次に、図26(b)に示すように、上記最小二乗フィッティング直線162に平行で、且つ基板132の主面に垂直な面に平行となるスクリーン163を配置する。最後に、このスクリーン163に垂直な方向から圧電ケーブル133をカメラで撮像し、撮像した映像からスクリーン163への正射影線(以下、第2の正射影と言う)164を得る。以下、この第2の正射影164に基づいて、圧電ケーブル133の曲率を求めるのである。   Next, as shown in FIG. 26B, a screen 163 that is parallel to the least-square fitting straight line 162 and parallel to a plane perpendicular to the main surface of the substrate 132 is disposed. Finally, the piezoelectric cable 133 is imaged by a camera from a direction perpendicular to the screen 163, and an orthogonal projection line (hereinafter referred to as a second orthogonal projection) 164 to the screen 163 is obtained from the captured image. Hereinafter, based on the second orthogonal projection 164, the curvature of the piezoelectric cable 133 is obtained.

図27は、上記圧電ケーブルにおける曲率と発生した信号の強度のピーク値との相関を示す。縦軸は、図23に示す装置を用いて生体情報検知マットに一定加重の負荷を与えて変形させた際に、この変形によって圧電ケーブルに発生した信号(図25参照)の最大振幅である。また、横軸は、当該圧電ケーブルについて、上記図26に示すようにして求めた上記第2の正射影における最大の曲率である。ここで、上記曲率とは、曲率半径の逆数であって、単位は[/m]である。   FIG. 27 shows the correlation between the curvature of the piezoelectric cable and the peak value of the intensity of the generated signal. The vertical axis represents the maximum amplitude of a signal (see FIG. 25) generated in the piezoelectric cable due to the deformation when the biological information detection mat is deformed by applying a load with a constant load using the apparatus shown in FIG. The horizontal axis represents the maximum curvature in the second orthogonal projection obtained for the piezoelectric cable as shown in FIG. Here, the curvature is the reciprocal of the radius of curvature, and the unit is [/ m].

図27から明らかなように、曲率が大きくなると信号の最大振幅は小さくなる。ところが、曲率が2/m以下であれば、曲率が0の場合と比べて略同じ信号の最大振幅を示すことが分かる。したがって、「反りが無い状態の圧電ケーブル133を基板132に貼り付けることによって信号強度が増加する」という本実施の形態の効果を得るためには、本実施の形態の圧電ケーブル133において、図26に示すようにして求めた第2の正射影164の曲率が、全長に亘って2/m以下である必要がある。さらに望ましくは、全長に亘って1/m以下であることが望ましく、さらには0/mであることが望ましい。   As is clear from FIG. 27, the maximum amplitude of the signal decreases as the curvature increases. However, it can be seen that when the curvature is 2 / m or less, the maximum amplitude of the signal is substantially the same as when the curvature is zero. Therefore, in order to obtain the effect of the present embodiment that “the signal strength is increased by pasting the piezoelectric cable 133 without warping to the substrate 132”, in the piezoelectric cable 133 of the present embodiment, FIG. The curvature of the second orthogonal projection 164 obtained as shown in FIG. 6 needs to be 2 / m or less over the entire length. More desirably, it is 1 / m or less over the entire length, and further desirably 0 / m.

図28は、本実施の形態の生体情報検知マット131に用いられる反りの無い圧電ケーブル133を得るために、反りの有る圧電ケーブルの反りを除去する装置を示す。但し、図28(a)は、装置の外観を示す斜視図である。また、図28(b)は、試料台の平面図である。   FIG. 28 shows an apparatus for removing the warp of the warped piezoelectric cable in order to obtain the warp-free piezoelectric cable 133 used in the biological information detecting mat 131 of the present embodiment. However, FIG. 28A is a perspective view showing the appearance of the apparatus. FIG. 28 (b) is a plan view of the sample stage.

図28において、圧電ケーブル反り除去装置171は、試料台172、湾曲した凹部173aを有する固定型板173、凹部173aに嵌合する湾曲した凸部174aを有する可動型板174、可動押さえ板175、カメラ176を備えている。以下、図28(a)および図28(b)に従って、反りの有る圧電ケーブル133aから反りを除去して、反りの無い圧電ケーブル133を形成する手順について説明する。   In FIG. 28, the piezoelectric cable warp removing device 171 includes a sample stage 172, a fixed mold plate 173 having a curved recess 173a, a movable mold plate 174 having a curved projection 174a fitted to the recess 173a, a movable press plate 175, A camera 176 is provided. The procedure for removing the warp from the warped piezoelectric cable 133a and forming the warp-free piezoelectric cable 133 will be described below with reference to FIGS. 28 (a) and 28 (b).

先ず、上記反りの有る圧電ケーブル133aを、図28(b)に示すように、固定型板173の凹部173aおよび可動型板174の凸部174aの曲がり方向と、圧電ケーブル133aの反りの方向とが互いに対向するように、試料台172上に配置する。次に、可動型板174を固定型板173の方に移動させて、可動型板174の凸部174aと固定型板173の凹部173aとで圧電ケーブル133aを挟み込み、圧電ケーブル133aを反りと逆向きに成形する。   First, as shown in FIG. 28 (b), the warped piezoelectric cable 133a includes the bending direction of the concave portion 173a of the fixed mold plate 173 and the convex portion 174a of the movable mold plate 174, and the warping direction of the piezoelectric cable 133a. Are arranged on the sample stage 172 so as to face each other. Next, the movable mold plate 174 is moved toward the fixed mold plate 173, and the piezoelectric cable 133a is sandwiched between the convex portion 174a of the movable mold plate 174 and the concave portion 173a of the fixed mold plate 173, and the piezoelectric cable 133a is opposite to the warp. Mold in the direction.

その際に、上記圧電ケーブル133aの反りの方向が凹部173aおよび凸部174aの曲がり方向と一致するように、圧電ケーブル133aが回転することを防止するために、可動押さえ板175によって圧電ケーブル133aを試料台172に垂直方向から押し付ける。その場合における可動型板174の固定型板173に対する押し付け力および押し付け時間は、無負荷状態での圧電ケーブル133aの曲率によって異なる。そのために、成形前に、可動押さえ板175に設置されたカメラ176で無負荷状態の圧電ケーブル133aの形状を撮像する。そして、画像認識によって圧電ケーブル133aの最大曲率を求め、それに応じて上記押し付けの力および時間を決定するのである。   At this time, in order to prevent the piezoelectric cable 133a from rotating so that the warping direction of the piezoelectric cable 133a coincides with the bending direction of the concave portion 173a and the convex portion 174a, the movable pressing plate 175 causes the piezoelectric cable 133a to be rotated. The sample table 172 is pressed from the vertical direction. In this case, the pressing force and pressing time of the movable mold plate 174 against the fixed mold plate 173 vary depending on the curvature of the piezoelectric cable 133a in an unloaded state. For this purpose, the shape of the piezoelectric cable 133a in an unloaded state is imaged by the camera 176 installed on the movable holding plate 175 before molding. Then, the maximum curvature of the piezoelectric cable 133a is obtained by image recognition, and the pressing force and time are determined accordingly.

こうして、上記圧電ケーブル反り除去装置171を用いることにより、反りの有る圧電ケーブル133aから反りを除去して、略直線状の反りの無い圧電ケーブル133に成形することができるのである。   Thus, by using the piezoelectric cable warp removing device 171, the warp is removed from the warped piezoelectric cable 133 a, and the piezoelectric cable 133 can be formed into a substantially straight warp-free piezoelectric cable 133.

図29は、図28に示す上記圧電ケーブル反り除去装置171を用いて反りを除去した圧電ケーブル133の断面模式図を示す。図29から分かるように、固定型板173および可動型板174によって押圧されたことにより、芯線181の断面が押圧前の円形から楕円形状になっており、押圧方向が芯線181の断面における短軸182の方向に、押圧方向に垂直な方向が芯線181の断面における長軸183の方向になっている。尚、184は芯線181を円柱状に覆う圧電素子、185は圧電素子184を包み込む網電極、186は全体を被覆する被覆層である。   FIG. 29 is a schematic cross-sectional view of the piezoelectric cable 133 from which the warp has been removed using the piezoelectric cable warp removing device 171 shown in FIG. As can be seen from FIG. 29, the cross section of the core wire 181 is changed from a circular shape before pressing to an elliptical shape by being pressed by the fixed mold plate 173 and the movable mold plate 174, and the pressing direction is the short axis in the cross section of the core wire 181. In the direction of 182, the direction perpendicular to the pressing direction is the direction of the long axis 183 in the cross section of the core wire 181. In addition, 184 is a piezoelectric element that covers the core wire 181 in a cylindrical shape, 185 is a mesh electrode that wraps the piezoelectric element 184, and 186 is a covering layer that covers the whole.

以下、上記圧電ケーブル133における芯線181の断面形状の確認方法について述べる。先ず、反りが除去された圧電ケーブル133を、カッター等を用いて切断する。さらに、上記切断時の応力によって圧電ケーブル133の変形している領域を除去するために切断面の研磨を行う。研磨に当たっては、最初800番の研磨紙を使用して1mm程度研磨した後、1200番の研磨紙、次いで1800番の研磨紙を用いて、最終仕上げを行う。   Hereinafter, a method for confirming the cross-sectional shape of the core wire 181 in the piezoelectric cable 133 will be described. First, the piezoelectric cable 133 from which the warp has been removed is cut using a cutter or the like. Further, the cut surface is polished in order to remove the region where the piezoelectric cable 133 is deformed by the stress at the time of cutting. In polishing, first polishing is performed for about 1 mm using No. 800 polishing paper, and then final finishing is performed using No. 1200 polishing paper and then No. 1800 polishing paper.

このようにして、上記圧電ケーブル反り除去装置171を用いて圧電ケーブル133aの反りを除去すると、芯線181が楕円形状となる。そこで、基板132への貼り付け時には、短軸182が基板132の主面に対して垂直になるように貼り付けることが望ましい。その理由は、長軸183が基板132の主面に対して垂直になるように貼り付けた場合には、その近傍で圧電素子184が圧迫されて内部歪みを受けることになり、変位の方向によっては発生する信号強度の抑制に繋がるためである。   When the warp of the piezoelectric cable 133a is removed using the piezoelectric cable warp removing device 171 in this way, the core wire 181 becomes an elliptical shape. Therefore, when pasting on the substrate 132, it is desirable that the minor axis 182 be pasted so as to be perpendicular to the main surface of the substrate 132. The reason is that when the long axis 183 is attached so as to be perpendicular to the main surface of the substrate 132, the piezoelectric element 184 is compressed in the vicinity thereof and is subjected to internal distortion, and depending on the direction of displacement. This is because it leads to suppression of generated signal intensity.

本実施の形態における生体情報検知マット131の形状は、図20に示す形状に限定されるものではない。すなわち、基板132の形状は、正方形,長方形,曲線形状および多角形の何れであってもよい。また、圧電ケーブル133は、基板132の中央に配置しても良いし、基板132の周囲に環状に配置してもよい。また、圧電ケーブル133は、複数本配置されていても、互いに並列に接続されていれば差し支えない。   The shape of the biological information detection mat 131 in the present embodiment is not limited to the shape shown in FIG. That is, the shape of the substrate 132 may be any of a square, a rectangle, a curved shape, and a polygon. Further, the piezoelectric cable 133 may be disposed in the center of the substrate 132 or may be disposed in an annular shape around the substrate 132. Even if a plurality of piezoelectric cables 133 are arranged, they may be connected to each other in parallel.

さらに、本実施の形態の生体情報検知マット131においては、圧電ケーブル133をテープ134で基板132に固定しているが、例えば基板132と第2の基板とで挟んで固定する方法でも良い。さらに、基板132に溝を設けてその溝中に圧電ケーブル133を埋め込む方法でも良く、基板132内に基板132の長手方向全長に亘って貫通穴を設け、この貫通穴内に圧電ケーブル133を埋め込む方法でも良い。   Furthermore, in the biological information detection mat 131 of the present embodiment, the piezoelectric cable 133 is fixed to the substrate 132 with the tape 134. However, for example, a method of fixing the piezoelectric cable 133 between the substrate 132 and the second substrate may be used. Further, a method may be used in which a groove is provided in the substrate 132 and the piezoelectric cable 133 is embedded in the groove. A method is provided in which a through hole is provided in the substrate 132 over the entire length in the longitudinal direction of the substrate 132 and the piezoelectric cable 133 is embedded in the through hole. But it ’s okay.

・第14実施の形態
本実施の形態は、成形によって反りを容易に除去することが可能な圧電ケーブルを用いた生体情報検知マットに関する。
-14th Embodiment This Embodiment is related with the biometric information detection mat using the piezoelectric cable which can remove a curvature easily by shaping | molding.

本実施の形態の生体情報検知マットにおいて使用される圧電ケーブルの断面構造は、上記第13実施の形態において、図29に示す圧電ケーブル133の断面構造と略同一である。そこで、以下においては、図29を用いて説明を行う。   The sectional structure of the piezoelectric cable used in the living body information detection mat of the present embodiment is substantially the same as the sectional structure of the piezoelectric cable 133 shown in FIG. 29 in the thirteenth embodiment. Therefore, the following will be described with reference to FIG.

本実施の形態の生体情報検知マットにおける圧電ケーブル133の芯線181は、タフピッチ銅(JIS C1100R)材で構成されており、単数または複数の線で構成されている。但し、芯線181の断面形状は、直径0.7mmの円内に収まるようになっている。   The core wire 181 of the piezoelectric cable 133 in the living body information detection mat of the present embodiment is made of a tough pitch copper (JIS C1100R) material, and is made of a single wire or a plurality of wires. However, the cross-sectional shape of the core wire 181 is within a circle having a diameter of 0.7 mm.

上記タフピッチ銅は、電気伝導度が349W/m・Kと高いだけではなく、ピッカース硬さが55HV〜120HVと柔らかくなっている。したがって、例えば図28に示す圧電ケーブル反り除去装置171を用いた成形によって、容易に反りを除去できるという効果を奏することができる。さらに、芯線181の直径が0.7mm以下と細くなっているので、上記成形による反りの除去がさらに容易になるという効果を奏することができる。   The tough pitch copper not only has a high electrical conductivity of 349 W / m · K, but also has a picker hardness of 55 HV to 120 HV. Therefore, for example, it is possible to easily remove the warp by molding using the piezoelectric cable warp removing device 171 shown in FIG. Furthermore, since the diameter of the core wire 181 is as thin as 0.7 mm or less, it is possible to obtain an effect that the removal of the warp by the molding becomes easier.

尚、上記芯線181の材料は、上記タフピッチ銅に限定されるものではなく、ピッカース硬さが150HV以下であれば本実施の形態の効果は発生する。ここで、ピッカース硬さは低いほど望ましく、120HV以下が更に望ましく、100HV以下であれば更に望ましい。   In addition, the material of the said core wire 181 is not limited to the said tough pitch copper, If the Picker hardness is 150 HV or less, the effect of this Embodiment will generate | occur | produce. Here, the picker hardness is preferably as low as possible, more preferably 120 HV or less, and even more preferably 100 HV or less.

・第15実施の形態
本実施の形態は、成形によって反りを容易に除去することが可能な上記第14実施の形態とは異なる圧電ケーブルを用いた生体情報検知マットに関する。
Fifteenth Embodiment This embodiment relates to a biological information detection mat using a piezoelectric cable different from that of the fourteenth embodiment, in which warpage can be easily removed by molding.

本実施の形態の生体情報検知マットにおいて使用される圧電ケーブルの断面構造は、上記第13実施の形態において、図29に示す圧電ケーブル133の断面構造と略同一である。そこで、以下においては、図29を用いて説明を行う。   The sectional structure of the piezoelectric cable used in the living body information detection mat of the present embodiment is substantially the same as the sectional structure of the piezoelectric cable 133 shown in FIG. 29 in the thirteenth embodiment. Therefore, the following will be described with reference to FIG.

本実施の形態の生体情報検知マットにおける圧電ケーブル133の被覆層186は、軟質ポリ塩化ビニルで構成されており、厚みが0.5mm以下となっている。軟質ポリ塩化ビニルは、ショア硬さが12〜16と小さく、変形が容易である。したがって、例えば、図28に示す圧電ケーブル反り除去装置171を用いた成形によって、容易に反りを除去できるという効果を奏することができる。さらに、厚みが0.5mm以下と薄くなっているので、上記成形による反りの除去がさらに容易になるという効果を奏することができる。   The covering layer 186 of the piezoelectric cable 133 in the living body information detection mat of the present embodiment is made of soft polyvinyl chloride and has a thickness of 0.5 mm or less. Soft polyvinyl chloride has a small Shore hardness of 12 to 16 and can be easily deformed. Therefore, for example, by using the piezoelectric cable warp removing device 171 shown in FIG. 28, it is possible to easily remove the warp. Further, since the thickness is as thin as 0.5 mm or less, it is possible to obtain an effect that the removal of the warp by the molding becomes easier.

尚、上記被覆層186の材料は、上記軟質ポリ塩化ビニルに限定されるものではなく、ショア硬さが20以下であれば本実施の形態の効果は発生する。ここで、ショア硬さは低いほど望ましく、16以下が更に望ましく、12以下であれば更に望ましい。   Note that the material of the covering layer 186 is not limited to the soft polyvinyl chloride, and the effect of the present embodiment is generated if the Shore hardness is 20 or less. Here, the lower the Shore hardness, the more desirable, 16 or less is more desirable, and 12 or less is more desirable.

以上のごとく、この発明の生体情報検知マットは、
第1の基板2,12,22,32,42,52,62と、
上記第1の基板2,12,22,32,42,52,62に一体的に設けられると共に、上記第1の基板2,12,22,32,42,52,62の振動を検知する圧電素子3,13,23,33,43,53,63と、
上記第1の基板2,12,22,32,42,52,62に一体的に設けられると共に、上記圧電素子3,13,23,33,43,53,63または上記第1の基板2,12,22,32,42,52,62の下側に、互いに弾性係数が異なる二つの領域5,15,26,37,46,46a,57,66;6,16,27,38,47,58,67を互いに隣接させて形成するためのスペーサー4,14,24,34,44,44a,54,64と
を備え、
上記スペーサー4,14,24,34,44,44a,54,64は、上記互いに弾性係数が異なる二つの領域の一方6,16,27,38,47,58,67を構成しており、
上記圧電素子3,13,23,33,43,53,63は、上記互いに弾性係数が異なる二つの領域5,15,26,37,46,46a,57,66;6,16,27,38,47,58,67に亘って、または、上記二つの領域の上記一方6,16,27,38,47,58,67とは異なる他方5,15,26,37,46,46a,57,66における上記二つの領域の境界の近傍から上記境界の反対側に亘って配置されている
ことを特徴としている。
As described above, the biological information detection mat of the present invention is
A first substrate 2, 12, 22, 32, 42, 52, 62;
A piezoelectric element that is provided integrally with the first substrate 2, 12, 22, 32, 42, 52, 62 and detects vibrations of the first substrate 2, 12, 22, 32, 42, 52, 62. Elements 3, 13, 23, 33, 43, 53, 63;
The first substrate 2, 12, 22, 32, 42, 52, 62 is provided integrally with the piezoelectric element 3, 13, 23, 33, 43, 53, 63 or the first substrate 2, 12, 22, 32, 42, 52, 62, two regions 5, 15, 26, 37, 46, 46a, 57, 66; 6, 16, 27, 38, 47, which have different elastic coefficients. Spacers 4, 14, 24, 34, 44, 44a, 54, 64 for forming 58, 67 adjacent to each other;
The spacers 4, 14, 24, 34, 44, 44a, 54, 64 constitute one of the two regions 6, 16, 27, 38, 47, 58, 67 having different elastic coefficients.
The piezoelectric elements 3, 13, 23, 33, 43, 53, 63 have two regions 5, 15, 26, 37, 46, 46a, 57, 66; 6, 16, 27, 38 having different elastic coefficients. , 47, 58, 67 or the other of the two regions different from the one of 6, 16, 27, 38, 47, 58, 67, 5, 15, 26, 37, 46, 46a, 57, It is characterized by being arranged from the vicinity of the boundary between the two regions in 66 to the opposite side of the boundary.

上記構成によれば、上記互いに弾性係数が異なる二つの領域5,15,26,37,46,46a,57,66;6,16,27,38,47,58,67に亘って、または、上記二つの領域の上記他方5,15,26,37,46,46a,57,66における上記二つの領域の境界の近傍から上記境界の反対側に亘って、上記圧電素子3,13,23,33,43,53,63を配置している。   According to the above configuration, the two regions 5, 15, 26, 37, 46, 46a, 57, 66; 6, 16, 27, 38, 47, 58, 67 having different elastic coefficients from each other, or The piezoelectric elements 3, 13, 23, from the vicinity of the boundary between the two regions in the other 5, 15, 26, 37, 46, 46a, 57, 66 to the opposite side of the boundary between the two regions. 33,43,53,63 are arranged.

したがって、体動が本生体情報検知マットに伝わると、上記互いに弾性係数が異なる二つの領域のうちの上記他方5,15,26,37,46,46a,57,66の上側に位置する上記第1の基板2,12,22,32,42,52,62が厚み方向に変位して振動する。その場合に、上記二つの領域の上記他方5,15,26,37,46,46a,57,66上に位置する上記圧電素子3,13,23,33,43,53,63には主として引っ張り力が作用し、上記圧電素子3,13,23,33,43,53,63の両電極間に電圧信号が発生する。さらに、上記二つの領域のうちの上記弾性係数が大きい方の上記他方5,15,26,37,46,46a,57,66の存在によって上記圧電素子3,13,23,33,43,53,63の振幅が増加するため、上記電圧信号のS/N比が向上する。   Therefore, when the body motion is transmitted to the living body information detection mat, the second position is located above the other 5, 15, 26, 37, 46, 46a, 57, 66 of the two regions having different elastic coefficients. One substrate 2, 12, 22, 32, 42, 52, 62 is displaced in the thickness direction and vibrates. In that case, the piezoelectric elements 3, 13, 23, 33, 43, 53, 63 located on the other 5, 15, 26, 37, 46, 46a, 57, 66 of the two regions are mainly pulled. A force acts, and a voltage signal is generated between the electrodes of the piezoelectric elements 3, 13, 23, 33, 43, 53 and 63. Further, the piezoelectric elements 3, 13, 23, 33, 43, 53 are present due to the presence of the other 5, 15, 26, 37, 46, 46a, 57, 66 having the larger elastic coefficient of the two regions. , 63 increases, the S / N ratio of the voltage signal is improved.

一方、上記スペーサー4,14,24,34,44,44a,54,64が構成している上記二つの領域のうちの上記一方6,16,27,38,47,58,67上に位置する上記圧電素子3,13,23,33,43,53,63は比較的振動しにくい。そのために、上記二つの領域のうちの上記一方6,16,27,38,47,58,67と上記他方5,15,26,37,46,46a,57,66との境界で上記圧電素子3,13,23,33,43,53,63に折れが生じて曲げ力が作用し、上記圧電素子3,13,23,33,43,53,63の両電極間には、さらに大きな信号強度が発生する。したがって、更なるS/N比の向上を図ることができる。   On the other hand, the spacers 4, 14, 24, 34, 44, 44a, 54, and 64 are located on the one of the two regions formed by the spacers 4, 14, 27, 38, 47, 58, and 67. The piezoelectric elements 3, 13, 23, 33, 43, 53, 63 are relatively difficult to vibrate. For this purpose, the piezoelectric element is located at the boundary between the one of the two regions 6,16,27,38,47,58,67 and the other 5,15,26,37,46,46a, 57,66. 3,13,23,33,43,53,63 is bent and a bending force is applied, and a larger signal is generated between both electrodes of the piezoelectric element 3,13,23,33,43,53,63. Strength is generated. Therefore, it is possible to further improve the S / N ratio.

すなわち、この発明によれば、体動振動検出時における感度向上を図ることができるのである。   That is, according to the present invention, it is possible to improve sensitivity when detecting body motion vibration.

また、一実施の形態の生体情報検知マットでは、
上記二つの領域の境界の近傍とは、上記二つの領域のうちの上記他方5,15,26,37,46,46a,57,66において、上記二つの領域の境界からの距離x(mm)が下記の式で表わされる領域である。

Figure 2016030030
但し
W:上記第1の基板における上記境界に平行な方向への幅(mm)
h:上記第1の基板の厚さ(mm)
L:上記境界から上記境界に対向する端部までの距離(mm)
f:上記第1の基板の曲げ弾性率(MPa) Moreover, in the biological information detection mat of one embodiment,
The vicinity of the boundary between the two regions means the distance x (mm) from the boundary between the two regions in the other 5, 15, 26, 37, 46, 46a, 57, 66 of the two regions. Is a region represented by the following formula.
Figure 2016030030
W: width in the direction parallel to the boundary in the first substrate (mm)
h: thickness of the first substrate (mm)
L: Distance from the boundary to the end facing the boundary (mm)
E f : bending elastic modulus (MPa) of the first substrate

上記式における右辺は、上記第1の基板2,12,22,32,42,52,62が撓んだ場合に上記第1の基板2,12,22,32,42,52,62の曲率が最も大きくなる位置までの上記境界からの距離x0を表している。 The right side in the above formula shows the curvature of the first substrate 2, 12, 22, 32, 42, 52, 62 when the first substrate 2, 12, 22, 32, 42, 52, 62 is bent. Represents the distance x 0 from the boundary to the position where becomes the largest.

この実施の形態によれば、上記二つの領域の境界の近傍までの上記二つの領域の境界からの距離xが、上記二つの領域の上記他方5,15,26,37,46,46a,57,66において、上記距離x0以下に設定されている。そして、上記圧電素子3,13,23,33,43,53,63は、x≦x0を満たす領域とそれ以外の領域との両方に亘って配置されている。 According to this embodiment, the distance x from the boundary between the two regions to the vicinity of the boundary between the two regions is the other 5, 15, 26, 37, 46, 46a, 57 of the other region. in 66, it is set to be less than the distance x 0. The piezoelectric elements 3, 13, 23, 33, 43, 53, and 63 are disposed over both the region satisfying x ≦ x 0 and the other regions.

したがって、ユーザーの体動が上記第1の基板2,12,22,32,42,52,62に伝わった場合に、上記二つの領域の境界からの距離xがx=x0付近で上記圧電素子3,13,23,33,43,53,63に大きな折れが生ずる。そのために、曲げ力に起因する垂直応力による圧電効果が働いて大きな信号強度を得ることができ、S/N比を向上させて感度向上を図ることができる。 Therefore, if the user's body movement is transmitted to the first substrate 2,12,22,32,42,52,62, the piezoelectric near distance x x = x 0 from the boundary of the two regions The element 3, 13, 23, 33, 43, 53, 63 has a large fold. Therefore, a large signal intensity can be obtained by the piezoelectric effect due to the vertical stress caused by the bending force, and the S / N ratio can be improved to improve the sensitivity.

また、一実施の形態の生体情報検知マットでは、
上記圧電素子3,13,23,33,43,53,63は、圧電ケーブルである。
Moreover, in the biological information detection mat of one embodiment,
The piezoelectric elements 3, 13, 23, 33, 43, 53, 63 are piezoelectric cables.

この実施の形態によれば、上記圧電素子3,13,23,33,43,53,63を圧電ケーブルで構成している。したがって、圧電フィルムを用いる場合に比して、「伸び」および「折れ」による圧電効果がより顕著に表れる。その結果、上記第1の基板2,12,22,32,42,52,62が厚み方向に振動した際に、引っ張り力に起因する剪断応力による圧電効果と曲げ力に起因する垂直応力による圧電効果とを精度良く検出して、上記厚み方向への振動を効果的に検知することができる。   According to this embodiment, the piezoelectric elements 3, 13, 23, 33, 43, 53, 63 are constituted by piezoelectric cables. Therefore, the piezoelectric effect due to “elongation” and “folding” appears more prominently than when a piezoelectric film is used. As a result, when the first substrate 2, 12, 22, 32, 42, 52, 62 vibrates in the thickness direction, the piezoelectric effect due to the shear stress due to the tensile force and the piezoelectric effect due to the vertical stress due to the bending force. The effect can be detected with high accuracy, and the vibration in the thickness direction can be effectively detected.

また、一実施の形態の生体情報検知マットでは、
上記第1の基板22,32,42,52,62および上記圧電素子23,33,43,53,63の下方に配置された第2の基板25,35,45,55,65を備え、
上記第1の基板22,32,42,52,62と上記第2の基板25,35,45,55,65との間に、上記互いに弾性係数が異なる二つの領域26,37,46,46a,57,66;27,38,47,58,67が形成されている。
Moreover, in the biological information detection mat of one embodiment,
A second substrate 25, 35, 45, 55, 65 disposed below the first substrate 22, 32, 42, 52, 62 and the piezoelectric elements 23, 33, 43, 53, 63;
Between the first substrate 22, 32, 42, 52, 62 and the second substrate 25, 35, 45, 55, 65, the two regions 26, 37, 46, 46a having different elastic coefficients from each other. , 57, 66; 27, 38, 47, 58, 67 are formed.

この実施の形態によれば、上記第1の基板22,32,42,52,62と上記第2の基板25,35,45,55,65との間に、上記互いに弾性係数が異なる二つの領域26,37,46,46a,57,66;27,38,47,58,67が形成されている。したがって、上記第1の基板22,32,42,52,62の下面に一体的に設置されると共に、上記二つの領域のうちの上記一方27,38,47,58,67を構成している上記スペーサー24,34,44,44a,54,64が、外部にが露出することがない。そのために、上記スペーサー24,34,44,44a,54,64等の突起部によって、ユーザーが怪我をするリスクを無くすことができる。   According to this embodiment, two elastic coefficients different from each other are provided between the first substrate 22, 32, 42, 52, 62 and the second substrate 25, 35, 45, 55, 65. Regions 26, 37, 46, 46a, 57, 66; 27, 38, 47, 58, 67 are formed. Therefore, it is integrally installed on the lower surface of the first substrate 22, 32, 42, 52, 62, and constitutes one of the two regions 27, 38, 47, 58, 67. The spacers 24, 34, 44, 44a, 54, and 64 are not exposed to the outside. Therefore, the risk of injury to the user can be eliminated by the protrusions such as the spacers 24, 34, 44, 44a, 54, 64 and the like.

また、一実施の形態の生体情報検知マットでは、
上記第1の基板32は、上記二つの領域37,38の境界に沿って、複数の部分基板32a,32b,32cに分割されており、
上記第1の基板32の分割位置は、上記二つの領域37,38の境界上、または、上記二つの領域37,38の境界よりも上記二つの領域37,38の上記他方37側の位置上である。
Moreover, in the biological information detection mat of one embodiment,
The first substrate 32 is divided into a plurality of partial substrates 32a, 32b, 32c along the boundary between the two regions 37, 38.
The division position of the first substrate 32 is on the boundary between the two regions 37 and 38 or on the position on the other side of the two regions 37 and 38 with respect to the boundary between the two regions 37 and 38. It is.

この実施の形態によれば、上記第1の基板32は、上記互いに弾性係数が異なる二つの領域37,38の境界上、または、上記境界よりも上記他方37側の位置上に位置する分割位置で、上記境界に沿って分割されている。したがって、ユーザーの体動が上記第1の基板32に伝達された場合には、上記第1の基板32における分割位置で上記圧電素子33に折れが生ずる。その場合、本生体情報検知マット全体の曲げ剛性は、上記第1の基板32の曲げ剛性の分だけ小さくなっている。そのため、上記圧電素子33には大きな折れが生じ、曲げ力に起因する垂直応力による圧電効果がさらに大きく働いて、さらに大きな信号強度を得ることができる。すなわち、S/N比をさらに向上させることができる。   According to this embodiment, the first substrate 32 is divided on the boundary between the two regions 37 and 38 having different elastic coefficients from each other or on the other 37 side from the boundary. And divided along the boundary. Therefore, when the user's body movement is transmitted to the first substrate 32, the piezoelectric element 33 is bent at the division position on the first substrate 32. In that case, the bending rigidity of the entire biometric information detection mat is reduced by the bending rigidity of the first substrate 32. For this reason, the piezoelectric element 33 is greatly bent, and the piezoelectric effect due to the vertical stress caused by the bending force is further exerted, so that a larger signal intensity can be obtained. That is, the S / N ratio can be further improved.

また、一実施の形態の生体情報検知マットでは、
上記互いに弾性係数が異なる二つの領域46,46a;47の夫々が複数存在している。
Moreover, in the biological information detection mat of one embodiment,
There are a plurality of two regions 46, 46a; 47 having different elastic coefficients.

この実施の形態によれば、上記互いに弾性係数が異なる二つの領域46,46a;47の夫々を複数設けている。したがって、上記圧電素子43に折れを生じさせる箇所を複数設けることができ、垂直応力による圧電効果の信号をより詳細に得ることができる。そのため、S/N比をさらに向上させて、さらなる感度向上を図ることができる。   According to this embodiment, a plurality of the two regions 46, 46a; 47 having different elastic coefficients from each other are provided. Therefore, a plurality of places where the piezoelectric element 43 is bent can be provided, and a signal of the piezoelectric effect due to the vertical stress can be obtained in more detail. Therefore, it is possible to further improve the sensitivity by further improving the S / N ratio.

また、一実施の形態の生体情報検知マットでは、
上記互いに弾性係数が異なる二つの領域57,58のうち上記他方57は、弾性体56で構成されている。
Moreover, in the biological information detection mat of one embodiment,
Of the two regions 57 and 58 having different elastic coefficients, the other 57 is constituted by an elastic body 56.

上記互いに弾性係数が異なる二つの領域57,58のうちの上記他方57を空間で構成した場合には、ユーザーの体重が大きい、または、ユーザーの体に突起がある等の理由によって、上記第1の基板52が大きく押し下げられ、敷布団や上記第2の基板55に接触してしまう場合が生ずる。その場合には、上記第1の基板52における体動による振動を阻害してしまう。   When the other 57 of the two regions 57 and 58 having different elastic coefficients is constituted by a space, the first weight is increased because the user's weight is large or the user's body has a protrusion. The substrate 52 is greatly pushed down and may come into contact with the mattress or the second substrate 55. In that case, vibration due to body movement in the first substrate 52 is hindered.

この実施の形態によれば、上記二つの領域57,58のうちの上記他方57は、弾性体56で構成されている。したがって、上記弾性体56の弾性力によって上記第1の基板52の押し下げを抑制することができ、上記第1の基板52が敷布団や上記第2の基板55に接触するのを防止できる。   According to this embodiment, the other 57 of the two regions 57 and 58 is constituted by the elastic body 56. Accordingly, the first substrate 52 can be prevented from being pushed down by the elastic force of the elastic body 56, and the first substrate 52 can be prevented from coming into contact with the mattress or the second substrate 55.

また、他の実施の形態の体動センサーは、
人体の動きを検知して体動信号を出力する圧電素子73,103,113,123と、
上記圧電素子73,103,113,123に熱的に接続されて、上記圧電素子73,103,113,123の温度を測温して温度信号を出力する測温部75,105,115,125と、
上記圧電素子73,103,113,123からの体動信号の強度が、予め設定された閾値を超えたか否かを判定して体動の有無を判定する体動判定部83,91と、
上記測温部75,105,115,125からの温度信号に基づいて、測定温度の時間微分値を算出し、算出された上記測定温度の時間微分値に定数を乗じた値を、上記圧電素子73,103,113,123からの体動信号または上記体動判定部91における上記閾値に加算または減算することによって、上記体動信号に対する温度の影響を補正する温度補正部79〜82,91と
を備えたことを特徴としている。
Moreover, the body motion sensor of other embodiment is
Piezoelectric elements 73, 103, 113, 123 that detect the movement of the human body and output body movement signals;
Temperature measuring sections 75, 105, 115, and 125 that are thermally connected to the piezoelectric elements 73, 103, 113, and 123, measure the temperatures of the piezoelectric elements 73, 103, 113, and 123, and output temperature signals. When,
Body motion determination units 83 and 91 that determine whether or not the strength of the body motion signal from the piezoelectric elements 73, 103, 113, and 123 exceeds a preset threshold value,
Based on the temperature signals from the temperature measuring sections 75, 105, 115, and 125, a time differential value of the measured temperature is calculated, and a value obtained by multiplying the calculated time differential value of the measured temperature by a constant is used as the piezoelectric element. Temperature correction units 79 to 82, 91 for correcting the influence of temperature on the body motion signal by adding or subtracting to the body motion signal from 73, 103, 113, 123 or the threshold value in the body motion determination unit 91; It is characterized by having.

上記構成によれば、測温部75,105,115,125からの温度信号に基づいて、上記温度補正部79〜82,91によって、上記圧電素子73,103,113,123からの体動信号に対する温度の影響を補正するための補正値を求め、上記体動信号または上記体動判定部91の上記閾値に加算または減算するようにしている。したがって、上記体動信号に対する温度の影響をキャンセルすることができ、体動に起因する値動信号のみに基づいて、精度良く体動の有無を判定することができる。   According to the above configuration, body motion signals from the piezoelectric elements 73, 103, 113, 123 are obtained by the temperature correction units 79 to 82, 91 based on temperature signals from the temperature measuring units 75, 105, 115, 125. A correction value for correcting the influence of temperature on the body motion is obtained and added to or subtracted from the body motion signal or the threshold value of the body motion determination unit 91. Therefore, the influence of temperature on the body motion signal can be canceled, and the presence or absence of body motion can be accurately determined based only on the value motion signal caused by the body motion.

また、一実施の形態の体動センサーでは、
上記圧電素子103,113は、圧電フィルムまたは圧電ケーブルである。
In the body motion sensor of one embodiment,
The piezoelectric elements 103 and 113 are piezoelectric films or piezoelectric cables.

睡眠中における体動範囲には個人によって大きな差がある。この実施の形態によれば、上記圧電素子として圧電フィルム103を用いることによって、上記体動範囲の個人差に対して容易に対処することが可能になる。   There is a large difference in the range of body movement during sleep among individuals. According to this embodiment, by using the piezoelectric film 103 as the piezoelectric element, it is possible to easily cope with individual differences in the body movement range.

一方、上記圧電ケーブルは、上記圧電フィルムに比して、「伸び」および「折れ」による圧電効果が顕著に表れる。したがって、上記圧電素子として圧電ケーブル113を用いることによって、睡眠中の人体の動きを精度良く検出することができる。   On the other hand, in the piezoelectric cable, the piezoelectric effect due to “elongation” and “bending” appears remarkably as compared with the piezoelectric film. Therefore, by using the piezoelectric cable 113 as the piezoelectric element, it is possible to accurately detect the movement of the human body during sleep.

また、一実施の形態の体動センサーでは、
上記測温部75,105,115,125は、熱電対,サーミスタおよびサーモパイルのうちの何れか一つである。
In the body motion sensor of one embodiment,
The temperature measuring sections 75, 105, 115, and 125 are any one of a thermocouple, a thermistor, and a thermopile.

上記測温部75,105,115,125は、比較的狭い範囲を高精度で測定でき、且つ布団内に配置されることから小型であることが望ましい。この実施の形態によれば、上記測温部75,105,115,125を、熱電対,サーミスタおよびサーモパイルのうちの何れか一つで構成している。したがって、上記測温部75,105,115,125における望ましい要件を満たしており、上記圧電素子73,103,113,123の温度を精度良く検出することが可能になる。   The temperature measuring sections 75, 105, 115, and 125 are preferably small because they can measure a relatively narrow range with high accuracy and are placed in the futon. According to this embodiment, the temperature measuring sections 75, 105, 115, and 125 are constituted by any one of a thermocouple, a thermistor, and a thermopile. Therefore, desirable requirements in the temperature measuring sections 75, 105, 115, and 125 are satisfied, and the temperatures of the piezoelectric elements 73, 103, 113, and 123 can be detected with high accuracy.

また、一実施の形態の体動センサーでは、
上記圧電素子123および上記測温部125を加熱する加熱部127を備え、
上記温度補正部79〜81は、上記加熱部127によって加熱された上記測温部125からの温度信号と上記圧電素子123からの体動信号とに基づいて、上記測定温度の時間微分値と上記体動信号の電圧値との線形近似を行って近似直線の傾きを求めることにより、上記定数を求めるようになっている。
In the body motion sensor of one embodiment,
A heating unit 127 for heating the piezoelectric element 123 and the temperature measuring unit 125;
Based on the temperature signal from the temperature measuring unit 125 heated by the heating unit 127 and the body motion signal from the piezoelectric element 123, the temperature correction units 79 to 81 and the time differential value of the measured temperature and the above The above constant is obtained by performing linear approximation with the voltage value of the body motion signal to obtain the slope of the approximate line.

この実施の形態によれば、上記圧電素子123および上記測温部125を加熱する加熱部127を備えている。したがって、上記温度補正部79〜81が、上記測定温度の時間微分値と上記体動信号の電圧値との近似を行う際に、上記圧電素子123および上記測温部125を外部から加熱するための加熱手段を用意する必要がなく、ユーザーの使用環境下において、上記測定温度の時間微分値と上記圧電素子123からの体動信号の電圧値との相関式を算出することができる。   According to this embodiment, the heating unit 127 for heating the piezoelectric element 123 and the temperature measuring unit 125 is provided. Therefore, when the temperature correction units 79 to 81 approximate the time differential value of the measured temperature and the voltage value of the body motion signal, the piezoelectric element 123 and the temperature measuring unit 125 are heated from the outside. It is not necessary to prepare the heating means, and the correlation equation between the time differential value of the measured temperature and the voltage value of the body motion signal from the piezoelectric element 123 can be calculated under the use environment of the user.

すなわち、この実施の形態によれば、各体動センサー毎の製造ばらつきや使用環境の影響を無くし、より高精度に温度の影響をキャンセルする補正を行うことが可能になる。   That is, according to this embodiment, it is possible to eliminate the influence of manufacturing variations and use environments for each body motion sensor, and perform correction to cancel the influence of temperature with higher accuracy.

また、他の実施の形態の睡眠センシングシステムは、
上記体動センサーを備え、
さらに、
上記体動センサーにおける上記体動判定部83,91によって判定された体動の有無の回数に基づいて、睡眠段階を算出する睡眠段階算出部84と、
上記体動センサーからの上記体動信号に基づいて、心拍を検出する心拍検出部と、
上記体動センサーからの上記体動信号に基づいて、呼吸を検出する呼吸検出部と、
上記体動センサーからの上記体動信号に基づいて、いびきを検出するいびき検出部と
のうちの少なくとも一つを備えた
ことを特徴としている。
Moreover, the sleep sensing system of other embodiment is
With the body motion sensor
further,
A sleep stage calculation unit 84 that calculates a sleep stage based on the number of presence or absence of body movement determined by the body movement determination units 83 and 91 in the body movement sensor;
Based on the body motion signal from the body motion sensor,
Based on the body motion signal from the body motion sensor, a respiration detection unit that detects respiration,
At least one of a snoring detection unit for detecting snoring based on the body motion signal from the body motion sensor is provided.

上記構成によれば、上記体動センサーを備えた睡眠センシングシステムにおいて、上記体動センサーの上記体動判定部83,91によって判定された体動の有無、および、上記体動センサーからの上記体動信号に基づいて、睡眠段階の算出と、心拍の検出と、呼吸の検出と、いびきの検出とのうちの少なくとも一つを行うようにしている。したがって、温度の影響が補正された上記体動信号によって正しく判定された体動の有無、および、温度の影響が補正された上記体動信号に基づいて、上記睡眠段階,上記心拍,上記呼吸および上記いびきに起因する信号を精度良く検出することが可能になる。   According to the above configuration, in the sleep sensing system including the body motion sensor, the presence or absence of body motion determined by the body motion determination units 83 and 91 of the body motion sensor, and the body from the body motion sensor. Based on the motion signal, at least one of sleep stage calculation, heartbeat detection, respiration detection, and snoring detection is performed. Therefore, based on the presence / absence of body motion correctly determined by the body motion signal with the temperature effect corrected, and the body motion signal with the temperature effect corrected, the sleep stage, the heart rate, the breathing and It becomes possible to accurately detect a signal resulting from the snoring.

1,11,21,31,41,51,61,71,101,111,121,131,145…生体情報検知マット
2,12,72,102,112,122,132,146…基板
3,13,23,33,43,53,63,113,133,147…圧電ケーブル
4,14,24,34,44,44a,54,64,144…スペーサー
5,15,26,37,46,46a,57,66…空隙が存在する領域
6,16,27,38,47,58,67…空隙が存在しない領域
22,32,42,52,62…第1基板
32a,32b,32c…部分基板
25,35,45,55,65…第2基板
36…分割溝
56…弾性体
73,123,150,184…圧電素子
74,124…圧電素子リード線
75,105,105a,105b,105c,115,115a,115b,115c,125…測温部
76,106,116,126…測温部リード線
77,107,117,129…緩衝材
78…電圧計測部
79…温度計測部
80…時間微分算出部
81…補正値算出部
82…加算部
83,91…体動頻度算出部
84…睡眠段階算出部
85…表示部
103…圧電フィルム
104…圧電フィルムリード線
114,135…圧電ケーブルリード線
127…加熱部
128…加熱部リード線
134,148…テープ
141…プローブ
142…ロードセル
143…ステージ
149,181…芯線
151,185…網電極
152,186…被覆層
161…第1の正射影
162…最小二乗フィッティング直線
163…スクリーン
164…第2の正射影
171…圧電ケーブル反り除去装置
172…試料台
173…固定型板
174…可動型板
175…可動押さえ板
176…カメラ
Fa,Fb…復元力
1,11,21,31,41,51,61,71,101,111,121,131,145 ... Biological information detection mat 2,12,72,102,112,122,132,146 ... Substrate 3,13 , 23,33,43,53,63,113,133,147 ... piezoelectric cable 4,14,24,34,44,44a, 54,64,144 ... spacer 5,15,26,37,46,46a, 57, 66... Region where voids are present 6, 16, 27, 38, 47, 58, 67 .. region where voids are not present 22, 32, 42, 52, 62... First substrate 32a, 32b, 32c. , 35, 45, 55, 65 ... second substrate 36 ... dividing groove 56 ... elastic body 73, 123, 150, 184 ... piezoelectric element 74, 124 ... piezoelectric element lead wire 75, 105, 105a, 105b, 105c, 115, 115a, 115b, 115c, 125 ... Temperature measuring unit 76,106,116,126 ... Temperature measuring unit lead wire 77, 107, 117, 129 ... buffer material 78 ... voltage measurement unit 79 ... temperature measurement unit 80 ... time differential calculation unit 81 ... correction value calculation unit 82 ... addition unit 83, 91 ... body motion frequency calculation unit 84 ... sleep stage calculation Part 85 ... Display part 103 ... Piezoelectric film 104 ... Piezoelectric film lead wires 114 and 135 ... Piezoelectric cable lead wire 127 ... Heating part 128 ... Heating part lead wires 134 and 148 ... Tape 141 ... Probe 142 ... Load cell 143 ... Stages 149 and 181 ... core wires 151, 185 ... mesh electrodes 152, 186 ... coating layer 161 ... first orthographic projection 162 ... least square fitting straight line 163 ... screen 164 ... second orthographic projection 171 ... piezoelectric cable warp removing device 172 ... sample stand 173 ... Fixed mold plate 174 ... Movable mold plate 175 ... Movable holding plate 176 ... Cameras Fa, Fb ... Restoring force

Claims (5)

第1の基板と、
上記第1の基板に一体的に設けられると共に、上記第1の基板の振動を検知する圧電素子と、
上記第1の基板に一体的に設けられると共に、上記圧電素子または上記第1の基板の下側に、互いに弾性係数が異なる二つの領域を互いに隣接させて形成するためのスペーサーと
を備え、
上記スペーサーは、上記互いに弾性係数が異なる二つの領域の一方を構成しており、
上記圧電素子は、上記互いに弾性係数が異なる二つの領域に亘って、または、上記二つの領域の上記一方とは異なる他方における上記二つの領域の境界の近傍から上記境界の反対側に亘って配置されている
ことを特徴とする生体情報検知マット。
A first substrate;
A piezoelectric element that is provided integrally with the first substrate and detects vibration of the first substrate;
A spacer that is integrally provided on the first substrate, and that is provided on the lower side of the piezoelectric element or the first substrate to form two regions having mutually different elastic coefficients adjacent to each other;
The spacer constitutes one of the two regions having different elastic coefficients from each other,
The piezoelectric element is arranged over the two regions having different elastic coefficients from each other, or from the vicinity of the boundary between the two regions in the other of the two regions different from the one to the opposite side of the boundary. A biological information detection mat characterized by being made.
請求項1に記載の生体情報検知マットにおいて、
上記二つの領域の境界の近傍とは、上記二つの領域のうちの上記他方において、上記二つの領域の境界からの距離x(mm)が下記の式で表わされる領域である
ことを特徴とする生体情報検知マット。
Figure 2016030030
但し
W:上記第1の基板における上記境界に平行な方向への幅(mm)
h:上記第1の基板の厚さ(mm)
L:上記境界から上記境界に対向する端辺までの距離(mm)
f:上記第1の基板の曲げ弾性率(MPa)
The biological information detection mat according to claim 1,
The vicinity of the boundary between the two regions is a region in which the distance x (mm) from the boundary between the two regions is represented by the following formula in the other of the two regions. Biometric information detection mat.
Figure 2016030030
W: width in the direction parallel to the boundary in the first substrate (mm)
h: thickness of the first substrate (mm)
L: Distance from the boundary to the edge facing the boundary (mm)
E f : bending elastic modulus (MPa) of the first substrate
請求項1または請求項2に記載の生体情報検知マットにおいて、
上記第1の基板および上記圧電素子の下方に配置された第2の基板を備え、
上記第1の基板と上記第2の基板との間に、上記互いに弾性係数が異なる二つの領域が形成されている
ことを特徴とする生体情報検知マット。
In the living body information detection mat according to claim 1 or 2,
A second substrate disposed below the first substrate and the piezoelectric element;
The biological information detection mat, wherein two regions having different elastic coefficients are formed between the first substrate and the second substrate.
請求項1から請求項3までの何れか一つに記載の生体情報検知マットにおいて、
上記第1の基板は、上記二つの領域の境界に沿って複数の部分基板に分割されており、
上記第1の基板の分割位置は、上記二つの領域の境界上、または、上記二つの領域の境界よりも上記二つの領域の上記他方側の位置上である
ことを特徴とする生体情報検知マット。
In the biological information detection mat according to any one of claims 1 to 3,
The first substrate is divided into a plurality of partial substrates along a boundary between the two regions,
The biological information detection mat, wherein the division position of the first substrate is on the boundary between the two regions or on the other side of the two regions with respect to the boundary between the two regions. .
請求項1から請求項4までの何れか一つに記載の生体情報検知マットにおいて、
上記互いに弾性係数が異なる二つの領域のうちの上記他方は、弾性体で構成されている
ことを特徴とする生体情報検知マット。
In the living body information detection mat according to any one of claims 1 to 4,
The biological information detection mat, wherein the other of the two regions having different elastic coefficients is made of an elastic body.
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